JP2019089132A - Mold for hot press, hot press device, and production method of hot press molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱間プレス用金型、熱間プレス装置および熱間プレス成形品の製造方法に関し、具体的には、天板と、天板に連続する稜線と、稜線に連続する縦壁とを有する断面(例えばハット断面または溝型断面)を有する熱間プレス成形品を製造する場合における縦壁の割れを抑制する技術に関する。 The present invention relates to a mold for hot pressing, a hot pressing apparatus and a method for producing a hot press-formed product, and more specifically, a top plate, a ridge line continuous to the top plate, and a vertical wall continuous to the ridge line The present invention relates to a technology for suppressing vertical wall cracking in the case of producing a hot press-formed product having a cross section (e.g., hat cross section or grooved cross section).
近年、自動車の軽量化のため、鋼材の高強度化を図り、使用重量を減ずることが推進されている。自動車に広く使用される薄鋼板においては、強度の増加に伴って、プレス成形性が低下し、複雑な形状を製造することが困難になってきている。具体的には、高強度のブランクは、延性が低下して加工度が高い部位で破断が生じたり、スプリングバックや壁反りが大きくなってプレス成形品の寸法精度が劣化する。このため、高強度、特に780MPa級以上の引張強さを有する鋼板からなるブランクに冷間でのプレス成形を行って所望の形状のプレス成形品を製造することは容易ではない。プレス成形ではなくロール成形によれば、高強度の鋼板の加工が可能であるが、長手方向に一様な断面を有する部品しか製造できない。 In recent years, in order to reduce the weight of automobiles, it has been promoted to increase the strength of steel materials and to reduce the weight used. In thin steel plates widely used in automobiles, as the strength increases, the press formability decreases, and it has become difficult to manufacture complicated shapes. Specifically, a high strength blank is reduced in ductility to cause breakage at a portion having a high degree of processing, or springback or wall warpage is increased to deteriorate the dimensional accuracy of a press-formed product. For this reason, it is not easy to perform cold press forming on a blank made of a steel plate having a high strength, in particular, a tensile strength of 780 MPa or more to manufacture a press-formed product having a desired shape. According to roll forming instead of press forming, although processing of a high strength steel plate is possible, only parts having a uniform cross section in the longitudinal direction can be manufactured.
これに対し、特許文献1には、加熱した鋼板からなるブランクにプレス成形を行う熱間プレス成形と呼ばれる方法が開示され、特許文献2には、室温でブランクを所定の形状に予成形した後にオーステナイト域に加熱し、プレス成形金型内で急冷することにより鋼板の高強度化と成形性を同時に達成する熱間プレス成形法(予プレスクエンチ法)が開示されている。
On the other hand,
熱間プレス成形では、成形時の鋼板が高温、軟質かつ高延性になっているため、複雑な形状のプレス成形品を良好な寸法精度で製造することが可能である。さらに、鋼板をオーステナイト域に加熱しておき、プレス成形金型内で急冷(焼入れ)することにより、マルテンサイト変態による鋼板の高強度化も同時に達成される。 In hot press forming, since the steel plate at the time of forming is high temperature, soft and high ductility, it is possible to manufacture a press-formed product having a complicated shape with good dimensional accuracy. Furthermore, by heating the steel plate to the austenite region and quenching (quenching) in the press forming die, high strengthening of the steel plate by martensitic transformation is simultaneously achieved.
このように、熱間プレス成形により高強度鋼板に対する成形の自由度は大幅に高まったものの、熱間プレス成形を行ってもプレス成形時に割れが生じることがある。 As described above, although the degree of freedom for forming a high strength steel plate is greatly increased by the hot press forming, cracking may occur during the press forming even if the hot press forming is performed.
図8(a)は、このような割れを生じる熱間プレス成形品1を示す斜視図であり、図8(b)は、熱間プレス成形品1のプレス成形装置3の1/2断面を示す説明図である。また、図9(a)は、同様の割れを生じる熱間プレス成形品2を示す斜視図であり、図9(b)は、熱間プレス成形品2のプレス成形装置4の1/2断面を示す説明図であり、図9(c)は、プレス成形開始前のプレス成形装置4における図9(a)中のA−A‘断面に相当する断面を示す説明図である。なお、図9(a)および図9(c)中の2本の直線は、それぞれが指示する位置がプレス成形前後で対応する位置であることを示す。
FIG. 8 (a) is a perspective view showing the hot press-formed
図8(b)に示すように、プレス成形装置3のパンチ5、ダイ6およびブランクホルダ7を用いてブランク8に絞り成形による熱間プレス成形を行って、図8(a)に示すように、例えば、天板1aと、天板1aに連続する2つの稜線1b,1bと、2つの稜線1b,1bそれぞれに連続する2つの縦壁1c,1cとを有する横断面(例えばハット断面または溝型断面)を有するとともに天板1aにプレス方向の平面視で天板1aの外側に張り出して曲がった稜線1bを備えた曲部1dを有する熱間プレス成形品1を製造する場合には、曲部1dの天板1aに連続する縦壁1cにおいて熱間プレス成形時に割れが発生し易い。
As shown in FIG. 8 (b), the blank 8 is subjected to hot press forming by drawing using the
また、図9(b)および図9(c)に示すように、プレス成形装置3のパンチ5およびダイ6を用いてブランク8に曲げ成形による熱間プレス成形を行って、図9(a)に示すように、例えば、天板2aと、天板2aに連続する2つの稜線2b,2bと、2つの稜線2b,2bそれぞれに連続する2つの縦壁2c,2cとを有する横断面(例えばハット断面または溝型断面)を有するとともに天板2aにプレス方向(天板2aに直交する方向)への段差2eがある熱間プレス成形品2を製造する場合には、段差2e付近の天板2a(特に段差2eを境として低い位置に存在する天板2a)に連続する縦壁2cにおいて熱間プレス時に割れが発生し易い。
Further, as shown in FIGS. 9 (b) and 9 (c), the blank 8 is subjected to hot press forming by bending using the
これまでにもプレス成形品の割れ対策を目的とする発明が多数提案されている。特許文献3には、天板に直交する視線での平面視で湾曲した断面ハット型の部材の冷間プレス成形品の製造方法が開示され、特許文献4には、熱間プレス成形によって断面ハット型の部材を成形するに際し金型(パンチ)に円弧状の別動パンチを内蔵させ、成形下死点において別動パンチを稼働させる方法が開示され、さらに、特許文献5には、成形工程において冷却触媒を用いて材料の特定部分を冷却することにより成形性を向上させる絞り成形による熱間プレス成形法が開示されている。
A large number of inventions have been proposed for the purpose of preventing cracking of press-formed products. Patent Document 3 discloses a method of manufacturing a cold press-formed product of a member having a hat-shaped cross section which is curved in a plan view with a line of sight orthogonal to a top plate, and
しかし、特許文献3により開示された製造方法を熱間プレス成形に適用すると、パンチ肩部において割れが発生する場合がある。 However, when the manufacturing method disclosed by patent document 3 is applied to hot press forming, a crack may generate | occur | produce in a punch shoulder part.
特許文献4により開示された方法では、成形下死点に到達するまでに生じる縦壁のワレを抑制することができない。さらに、別動パンチを稼働させるためには別働パンチの稼働装置等を別途設ける必要があり、装置コストの上昇は否めない。
The method disclosed by
さらに、特許文献5には、縦壁の割れを抑制する方法が確かに規定されているものの、この方法によっても装置コストの上昇は避けられない。
Furthermore, although the method of suppressing the crack of a vertical wall is prescribed | regulated certainly by
このように従来の技術では、製造コストの上昇を伴うことなく、図8および図9を参照しながら説明した、熱間プレス成形時に縦壁に生じる伸びひずみによる縦壁の割れを抑制ができない。 As described above, in the prior art, it is not possible to suppress the cracking of the vertical wall due to the extension strain generated in the vertical wall during hot press forming described with reference to FIGS. 8 and 9 without increasing the manufacturing cost.
熱間プレス成形におけるブランクの割れは、ブランクと金型(パンチ,ダイ)との接触によって生じるブランクの局所的な温度低下に起因して生じることが多い。ブランクにおける金型と接触した温度低下部は、ブランクにおける金型と接触していない非温度低下部(高温部)に比べて硬度が高く変形し難いため、成形時には非温度低下部にひずみが集中することになる。 Cracking of the blank in hot press forming often occurs due to the local temperature drop of the blank caused by the contact between the blank and the die (punch, die). The temperature reduction portion in contact with the mold in the blank is high in hardness and difficult to deform as compared to the non-temperature reduction portion (high temperature portion) not in contact with the mold in the blank. It will be done.
本発明者らは、このような前提に基づいて上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下に列記の知見A〜Kを得て、本発明を完成した。 The present inventors earnestly studied in order to solve the above-mentioned subject based on such a premise, as a result of obtaining knowledge AK listed in the following, the present invention was completed.
(A)図10(a)は、図8(b)に示すプレス成形装置3により熱間プレス成形された熱間プレス成形品1における成形下死点での板厚減少率の数値解析によるコンター図であり、図10(b)は、図8(b)に示すプレス成形装置3により熱間プレス成形された熱間プレス成形品1における成形下死点よりも10mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図である。図10(a)中の数字は指示する領域における板厚減少率を示す。
(A) FIG. 10 (a) shows the contour by numerical analysis of the thickness reduction rate at the bottom dead point of the hot press-formed
図10(a)に示すように、熱間プレス成形において割れが生じ易い曲部1dの外周側の縦壁1cには、
(i)成形中にプレス方向のみならずプレス方向と直交する方向の張力が付与される部位であること、
(ii)金型5,6と接触しないため高温に保たれる部位であること、および
(iii)ブランク8が接触する金型のダイ肩R部およびパンチ肩R部に挟まれた部位であること
という特徴がある。
As shown in FIG. 10 (a), the
(I) It is a site to which tension is applied not only in the press direction but also in the direction orthogonal to the press direction during molding;
(Ii) It is a part kept at high temperature because it does not contact with the
(B)これらの特徴(i)〜(iii)から、曲部1dの外周側の縦壁1cは成形時にひずみが集中するために板厚が大きく減少して割れが生じ易い。このため、縦壁1cの割れを抑制するためには、曲部1dの外周側の縦壁1cの非温度低下部(高温部)の領域を拡大することによりひずみの局所的な集中を緩和することが有効である。
(B) From these features (i) to (iii), the
(C)天板1aに連続する2つの稜線1b,1bと、2つの稜線1b,1bにそれぞれ連続する2つの縦壁1c,1cが天板1aにプレス方向の平面視で天板1aの外側に張り出して曲がった稜線1bを備えた曲部1dを有するときに、曲部1dの外周側の縦壁1cへのひずみの集中が顕著に発生する。稜線1bが曲がっていると、プレス成型時のブランクの流れが不均一になるからである。
(C) Two
(D)図10(c)は、後述する本発明に係るプレス成形装置により熱間プレス成形された熱間プレス成形品10における成形下死点での板厚減少率の数値解析によるコンター図であり、図10(d)は、本発明に係るプレス成形装置により熱間プレス成形された熱間プレス成形品10における成形下死点よりも10mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図である。図10(c)中の数字は指示する領域における板厚減少率を示す。
(D) FIG. 10 (c) is a contour diagram by numerical analysis of a thickness reduction rate at a forming bottom dead point in a hot press-formed
図10(c)および図10(d)と、図10(a),図10(d)とを対比することから理解されるように、熱間プレス成形により熱間プレス成形品10を製造する際には、パンチ頂部に装着されたインナーパッドを有するパンチを用いること、具体的には、ブランクにおける、プレス方向の平面視で天板10aの曲部10dに成形される部分を、パンチ頂部に出入り自在に装着されたインナーパッドにより支持してパンチとダイを用いて熱間プレス成形を行うことにより、曲部10dの外周側の縦壁1cの非温度低下部(高温部)の領域を拡大でき、これにより、ひずみの局所的な集中を緩和して板厚の減少率を抑制できるため、曲部10dの外周側の縦壁10cにおける割れの発生を効果的に解消できる。
As understood from comparison of FIG. 10 (c) and FIG. 10 (d) with FIG. 10 (a) and FIG. 10 (d), the hot press-formed
(E)上記(A)〜(D)の知見は、天板の稜線が1本のみの場合、すなわちブランクに対してプレス方向の平面視で円形、楕円形、多角形等といった環状の稜線から形成される天板を熱間プレス成形する場合にも適用できる。 (E) The above findings (A) to (D) show that when there is only one ridge line of the top plate, that is, from an annular ridge line such as a circle, an ellipse, or a polygon in plan view in the press direction with respect to the blank. The present invention can also be applied to the case of hot press forming a top plate to be formed.
(F)図5(a)は、図9(b)(c)に示すプレス成形装置4により熱間プレス成形された、天板2aに段差2eを有する熱間プレス成形品2における成形下死点での板厚減少率の数値解析によるコンター図であり、図5(b)は、図9(b)(c)に示すプレス成形装置4により熱間プレス成形された、天板2aに段差2eのある熱間プレス成形品2における成形下死点よりも4mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図である。ここで、段差2eとは、天板2aの成形高さが変わる境界部である。
(F) FIG. 5 (a) shows the molding drop in the hot press-formed
図5(a)に示すように、熱間プレス成形において割れが生じ易い、段差2e付近の天板2a(段差2eを境として低い位置に存在する天板2a、特に段差2eの境界のパンチ側に凸の箇所)に連続する縦壁2cには、図10(a)および図10(d)に示す曲部1dと同様に、
(i)成形中にプレス方向のみならずプレス方向と直交する方向の張力が付与される部位であること、
(ii)金型5,6と接触しないため高温に保たれる部位であること、および
(iii)ブランク8が接触する金型5,6のダイ肩R部およびパンチ肩R部に挟まれた部位であること
という特徴がある。
As shown in FIG. 5 (a), the top plate 2a near the
(I) It is a site to which tension is applied not only in the press direction but also in the direction orthogonal to the press direction during molding;
(Ii) It is a part kept at high temperature because it does not contact with the
(G)これらの特徴(i)〜(iii)から、天板2aの段差部2eの縦壁2cは成形時にひずみが集中するために板厚が大きく減少して割れが生じ易い。この理由をさらに詳しく説明する。
(G) From these features (i) to (iii), the
図6(a)は、本発明に係るプレス成形装置12により熱間プレス成形品14を成形する際の成形下死点20mm上方位置でのブランク20の形状を示す説明図であり、図6(b)は、この時のプレス成形装置12の断面を示す説明図である。
FIG. 6 (a) is an explanatory view showing the shape of the blank 20 at a
図6(a)および図6(b)に示すように、ブランク8における天板2aに成形される部分8aに段差があると、パンチ5の凸側5aに位置する部分8aが成形初期にパンチ5の凹側5bに位置する部分8bよりも先に拘束されて成形されることになる。このため、成形が進行してパンチ5の凹側5bに位置する部分8bが成形される際には、パンチ5の凸側5aに位置する部分8aが拘束されているために材料の流入量が不足し、部分8bに連続する、縦壁2cに成形される部分において割れが生じ易くなる。特に熱間プレス成形では、成形時のブランク8における縦壁2cに成形される部分の非温度低下部(高温部)の領域が小さくなるため、冷間プレス成形よりもブランク8が拘束されることの影響が強くなり、部分8bに連続する、縦壁2cに成形される部分において割れがいっそう生じ易くなる。
As shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), when there is a step in the
(H)このため、天板2aに段差2eを有する熱間プレス成形品2における縦壁2eでの割れを抑制するためには、天板2aにおける段差2eに連続する縦壁2cの非温度低下部(高温部)の領域を拡大することによりひずみの局所的な集中を緩和することが有効である。
(H) For this reason, in order to suppress the crack in the
図7(a)は、後述する本発明に係るプレス成形装置12により熱間プレス成形品14を成形する際の成形下死点20mm上方位置でのブランク20の形状を示す説明図であり、図7(b)は、この時のプレス成形装置12の断面を示す説明図である。
FIG. 7A is an explanatory view showing the shape of the blank 20 at a position above the lower dead point of molding 20 mm when the hot press-formed
図7(b)に示すように、パンチ頂部に装着されたインナーパッド21を有するパンチ16を用いること、具体的には、ブランク20における、熱間プレス成形品14の天板14aに形成される段差14eに成形される部分の近傍を、インナーパッド21により支持してパンチ16とダイ18を用いて熱間プレス成形を行うことにより、ブランク20における、パンチ16の凸側16aに位置する部分20aと、パンチ16の凹側16bに位置する部分20bが略同時に成形されることになり、部分20bの成形時におけるブランク20の拘束が小さくなる。
As shown in FIG. 7B, using the
(I)図5(c)は、後述する本発明に係るプレス成形装置により熱間プレス成形された熱間プレス成形品14における成形下死点での板厚減少率の数値解析によるコンター図であり、図5(d)は、本発明に係るプレス成形装置により熱間プレス成形された熱間プレス成形品14における成形下死点よりも4mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図である。
(I) FIG.5 (c) is a contour figure by numerical analysis of the thickness reduction rate in the forming bottom dead point in the hot press-formed
図5(c)および図5(d)を図5(a)および図5(b)と対比することから理解されるように、熱間プレス成形により天板14aに段差14eを有する熱間プレス成形品14を製造する際には、パンチ頂部に装着されたインナーパッドを有するパンチを用いること、具体的には、ブランクにおける、段差14eを境として高さの低い側の天板14aに成形される部分を、パンチ頂部に出入り自在に装着されたインナーパッドにより支持してパンチとダイを用いて熱間プレス成形を行うことにより、ブランク20における段差14e近傍の縦壁14cに成形される部分の非温度低下部(高温部)の領域を拡大でき、これにより、ひずみの局所的な集中を緩和して板厚の減少を抑制できるため、段差14e近傍の縦壁14cにおける割れの発生を効果的に解消できる。
As understood from comparison of FIG. 5C and FIG. 5D with FIG. 5A and FIG. 5B, a hot press having a step 14e on the
(J)このように、インナーパッド21を用いることによる、部分20bの成形時におけるブランク20の拘束が小さくなること、およびブランク20における縦壁14cに成形される部分の非温度低下部(高温部)の領域が拡大されることの相乗効果によって、成形性が大幅に向上し、段差14eの近傍14dの縦壁14cでの割れが抑制される。つまり、ブランク20に熱間プレス成形を行って、ハット型断面または溝型断面の天板14aにプレス方向(成形品14の高さ)への段差を有する熱間プレス成形品14を製造する際には、インナーパッド21を用いることにより、この段差14eを境として低い高さの天板14aに連続する縦壁14cでの割れの発生を、効果的に抑制できる。
(J) Thus, the restraint of the blank 20 at the time of molding of the
(K)このように、ハット形状あるいは溝型形状の断面に熱間プレスする際あるいはブランクに対して天板を有する凸部を熱間プレスで成形する際、ブランクにおける、パンチ肩R部近傍の縦壁に成形される部位が、プレス方向と直交する方向へ張力が付与されることに起因して、割れが懸念される部位である場合には、ブランクの部位の近傍をインナーパッドにより支持しながら熱間プレス成形を行うことにより、この部位でのブランクの割れを回避できる。 (K) As described above, when hot pressing to a hat-shaped or groove-shaped cross section or when forming a convex portion having a top plate with respect to a blank by hot pressing, the vicinity of the punch shoulder R portion in the blank If the part to be formed on the vertical wall is a part that is concerned about cracking due to tension being applied in the direction orthogonal to the pressing direction, the vicinity of the blank part is supported by the inner pad However, by performing hot press forming, cracking of the blank at this site can be avoided.
本発明は、以下に列記の通りである。
(1)パンチ頂部と、該パンチ頂部に連続するパンチ肩R部とを備える熱間プレス用金型において、前記パンチ頂部からパンチの外側に所定量突出して配置されるとともに成形下死点において前記パンチ頂部に収容されるインナーパッドを備えることを特徴とする熱間プレス用金型。
The present invention is as listed below.
(1) In a hot press die including a punch top and a punch shoulder R continuous with the punch top, the punch top is disposed so as to protrude by a predetermined amount from the punch top and at the forming bottom dead center A mold for hot pressing comprising an inner pad housed at the top of a punch.
(2)前記インナーパッドは、ブランクにおける、前記パンチ肩R部の近傍の縦壁に成形される部位に、プレス方向とは直交する方向へ張力を付与する箇所(ブランクに張力を付与するパンチの部分)に、配置されることを特徴とする1項に記載された熱間プレス用金型。 (2) The inner pad is a portion at which tension is applied in a direction perpendicular to the pressing direction to a portion of the blank formed on the vertical wall in the vicinity of the punch shoulder R portion (in the punch for applying tension to the blank The mold for hot pressing as described in 1 above, which is disposed in a part).
(3)前記箇所は、プレス方向の平面視で前記パンチ頂部の縁が該パンチの外側に張り出して曲がっている箇所である2項に記載された熱間プレス用金型。
(3) The hot-pressing mold according to the
(4)前記箇所は、前記パンチ頂部にパンチ高さ方向へ向けて形成された段差部を境としてパンチ高さが低い低位部(パンチの低位部)である2項に記載された熱間プレス用金型。
(4) The hot press described in
(5)1項から4項までのいずれか1項に記載された熱間プレス用金型を備えることを特徴とする熱間プレス装置。
(5) A hot pressing apparatus comprising the hot pressing die described in any one of the
(6)加熱されたブランクに、1項から4項までのいずれか1項に記載された熱間プレス用金型であるパンチおよびダイを用いてプレス成形を行うことによって、天板と、天板に連続する稜線と、稜線に連続する縦壁とを備える断面を有する熱間プレス成形品を製造する方法であって、前記プレス成形は、前記加熱されたブランクにおける前記天板に成形される部位を、前記パンチ頂部から所定量突出して配置された前記インナーパッドにより支持しながら、前記パンチを前記ダイに相対的に接近させて型締めすることにより、行われることを特徴とする熱間プレス成形品の製造方法。
(6) The heated blank is subjected to press forming using the punch and die, which are the molds for hot pressing described in any one of
本発明における「熱間プレス成形品」は、自動車車体や自動車部品の構成部品として多数あり、例えば、センタピラーインナパネルおよびセンタピラーアウタパネル、サイドシルインナパネルおよびサイドシルアウタパネル、AピラーインナパネルおよびAピラーアウタパネル、ルーフレールインナパネル、ルーフクロス、フロントサイドメンバおよびリアサイドメンバ、さらにはサブフレーム(サスペンションメンバ)等が例示される。 The "hot press-formed product" in the present invention is a large number as a component of an automobile body or an automobile part, and for example, a center pillar inner panel and center pillar outer panel, side sill inner panel and side sill outer panel, A pillar inner panel and A pillar outer panel The roof rail inner panel, the roof cross, the front side member and the rear side member, the sub frame (suspension member) and the like are exemplified.
本発明により、パンチ頂部に出入り自在に装着されたインナーパッドを有するパンチとダイを用いて熱間プレス成形を行うことにより縦壁部に成形される部分の非温度低下部(高温部)を拡大でき、これにより、縦壁の割れの発生を効果的に解消することができる。
具体的には、ブランクにおける、プレス方向の平面視で天板が外側に張り出す箇所、天板に段差がある箇所に、パンチ頂部に出入り自在に装着されたインナーパッドを接触させてパンチとダイを用いて熱間プレス成形を行うことにより、当該箇所の縦壁に成形される部分の割れの発生を解消することができる。
According to the present invention, the non-temperature reduction portion (high temperature portion) of the portion formed on the vertical wall portion is expanded by performing the hot press forming using the punch and the die having the inner pad attached to the punch top portion freely. As a result, the occurrence of cracks in the vertical wall can be effectively eliminated.
More specifically, in the blank, the inner pad freely attached to the top of the punch is brought into contact with the place where the top plate protrudes outward in a plan view in the press direction and the place where the top plate has a step. By performing hot press forming using the above, it is possible to eliminate the occurrence of cracking of the portion formed on the vertical wall of the relevant portion.
添付図面を参照しながら本発明を説明する。
1.本発明に係る熱間プレス装置11,12
図1(a)は、本発明に係る熱間プレス装置11により製造されるプレス成形品13を模式的に示す説明図であり、図1(b)は、本発明に係る熱間プレス装置11を示す説明図である。また、図2(a)は、本発明に係る熱間プレス装置12により製造されるプレス成形品14を模式的に示す説明図であり、図2(b)は、本発明に係る熱間プレス装置12を示す説明図である。
The invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1. Hot press apparatus 11, 12 according to the present invention
Fig.1 (a) is explanatory drawing which shows typically the press-formed
以下、図1(a)および図1(b),図2(a)および図2(b)を参照しながら熱間プレス装置11,12をまとめて説明する。 Hereinafter, the hot press devices 11 and 12 will be collectively described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b), 2 (a) and 2 (b).
図1(b),図2(b)に示すように、熱間プレス装置11,12は、熱間プレス用金型であるパンチ15,16と、ダイ17,18とを備え、熱間プレス装置11ではさらにブランクホルダ19とを備える。
As shown in FIG. 1 (b) and FIG. 2 (b), the hot pressing devices 11 and 12 are provided with the
熱間プレス装置11は、パンチ15と、ダイ17と、ブランクホルダ19を用いてブランク20に絞り成形による熱間プレス成形を行うことにより、天板13aと、天板13aに連続する2つの稜線13b,13bと、2つの稜線13b,13bそれぞれに連続する2つの縦壁13c,13cとを備える断面(例えばハット断面または溝型断面)を有するとともに、2つの稜線13b,13bおよび2つの縦壁13c,13cのうちの少なくとも一つの稜線13bおよび縦壁13cがプレス方向の平面視で天板13aの外側に張り出して曲がる曲部13dを有する熱間プレス成形品13を製造する。
The hot press device 11 performs hot press forming by draw forming on the blank 20 using the
一方、熱間プレス装置12は、パンチ16と、ダイ18を用いてブランク20に曲げ成形による熱間プレス成形を行うことにより、天板14aと、天板14aに連続する2つの稜線14b,14bと、2つの稜線14b,14bそれぞれに連続する2つの縦壁14c,14cとを備える断面(例えばハット断面または溝型断面)を有するとともに、天板14aが熱間プレス成形品14の高さ方向(天板14aに略直交する方向)への段差14eを有する熱間プレス成形品14を製造する。段差14eを境にして、天板14aには、前記高さの高い部分と、該高さの低い部分とに区画され、段差14eでは高さが変化する。
On the other hand, the hot press 12 performs hot press forming on the blank 20 by bending using the
パンチ15,16には本発明に係る熱間プレス用金型が用いられる。すなわち、パンチ15,16は、パンチ頂部15a,16aと、パンチ頂部15a,16aに連続する2つのパンチ肩R部15b,16bとを備える。
The mold for hot pressing according to the present invention is used for the
熱間プレス装置11では2つのパンチ肩R部15bのうちの少なくとも一方は、プレス方向の平面視で曲部を有する。この曲部は、熱間プレス成形品13の曲部13dを成形するためのものである。図1は、パンチ15の曲部の位置での断面を示す。
In the hot pressing device 11, at least one of the two punch
熱間プレス装置12によって成形されるプレス成形品14では、2つのパンチ肩R部16bによって形成される稜線14bが別の縦壁部に突き当たり、天板14aに段差14eが生じている。図2(b)は、パンチ肩R部16bよって形成される稜線14bが別の縦壁部に突き当たる近傍、すなわち段差14eを境にして天板14aにおける高さの低い部分での断面を示す。
In the press-formed
パンチ15,16は、図1(b),図2(b)において、パンチ頂部15a,16aから所定量突出して配置されるインナーパッド21,21を備える。インナーパッド21,21は、ブランク20における天板13a,14aに成形される部分の一部(ブランク20における、パンチ肩R部近傍の縦壁13c,14cに成形される部位にプレス方向とは直交する方向に張力が付与される箇所の近傍)を支持すればよいが、この一部を除いた残余の部分(例えば全部)をも支持してもよい。
The
パンチ頂部15a,16aには、インナーパッド21,21を収容するための収容孔15c、16cが穿設されており、収容孔15c、16cの底部15d,16dには、インナーパッド21,21をパンチ頂部15a,16aから所定量突出して配置するためにばね15e,16eやガスクッションといった適当な加圧機構が設けられている。
インナーパッド21,21は、プレス成形の開始時には図1(b),図2(b)に示す位置に配置されており、プレス成形開始後にダイ17,18がパンチ15,16に接近するに伴ってダイ17,18に付勢されて徐々に上記位置から収容孔15c、16cの底部15d,16dへ向けて移動し、成形下死点においてパンチ頂部15a,16aに完全に収容されてパンチ頂部15a,16aの一部をなすように、配置される。
The
なお、図1に示すように、ダイ17等に支持されるダイパッド17aを用い、ダイパッド17aとインナーパッド21によりブランク20を挟持することが好ましい。また、図2(b)においても(図示はしていないが)同様にダイパッドがあることが望ましい。
本発明に係る熱間プレス装置11,12は以上のように構成される。
As shown in FIG. 1, it is preferable to hold the blank 20 between the
The hot pressing devices 11, 12 according to the present invention are configured as described above.
2.本発明に係る製造方法
本発明では、図1(a)および図1(b),図2(a)および図2(b)に示すように、加熱されたブランク20,20に熱間プレス装置11,12を用いてプレス成形を行うことによって、熱間プレス成形品13,14を製造する。
2. Manufacturing method according to the present invention In the present invention, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), 2 (a) and 2 (b), the
図3は、パンチ31およびダイ32を備える従来の熱間プレス装置30を用いてブランク20に熱間プレス成形を行う状況を示す説明図であり、図4は、本発明に係る熱間プレス装置11,12を用いてブランク20に熱間プレス成形を行う状況を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a situation in which the blank 20 is hot-pressed using the conventional hot-pressing
図3に示すように、熱間プレス装置30を用いる従来の熱間プレス成形時に、ブランク20の第1の部分20aはダイR部32aと接触することにより冷却されるとともに、第2の部分20bはパンチ肩R部31aと接触することにより冷却される。このため、ブランク20における、第1の部分20aと第2の部分20bとの間の第3の部分(プレス成形品における縦壁に成形される部分)20cは、狭い範囲で非温度低下部(高温部)の領域となり、曲部13dあるいは段差14eの成形される箇所(すなわち14d)においてひずみが集中するために板厚が大きく減少して割れが生じ易い。
As shown in FIG. 3, during the conventional hot press forming using the
これに対し、図4に示すように、本発明では、曲部13d,段差14eを境として高さの低い天側の天板14aの熱間プレス成形は、ブランク20における天板13a,14aに成形される部位を、パンチ頂部15a,16aから所定量Sipだけ突出して配置されるインナーパッド21により支持しながら、パンチ15,16をダイ17,18に相対的に接近させて型締めすることにより、行われる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the present invention, the hot press forming of the
ブランク20の第1の部分20aはダイ型R部17a,18aと接触することにより冷却されるとともに,第2の部分20bはパンチ肩R部15a,16aではなくインナーパッド肩R部21aと接触することにより冷却される。
The
この際、ブランク20は、インナーパッド21により所定量だけダイ17,18に接近した位置で支持されているため、ブランク20における、第1の部分20aと第2の部分20bとの間の第3の部分(プレス成形品における縦壁に成形される部分)20cは、図3に示す従来例よりも広い範囲で非温度低下部(高温部)の領域が形成されるため、曲部13dあるいは段差14eの成形される箇所において成形時にひずみが集中することが緩和され、これにより板厚減少率が軽減され、割れが解消する。
At this time, since the blank 20 is supported by the
図5(a)は、インナーパッドを用いない従来の熱間プレス成形法により製造された、図9(a)に示すプレス成形品2の成形下死点での板厚減少率分布の数値解析によるコンター図であり、図5(b)は、インナーパッドを用いない従来の熱間プレス成形法により製造された、図9(a)に示すプレス成形品2の成形下死点よりも4mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図であり、図5(c)は、インナーパッドを用いる本発明に係る熱間プレス成形法により製造された、図2(a)に示すプレス成形品14の成形下死点での板厚減少率分布の数値解析によるコンター図であり、図5(d)は、インナーパッドを用いる本発明に係る熱間プレス成形法により製造された、図2(a)に示すプレス成形品14の成形下死点よりも4mm上方位置での各部温度の数値解析によるコンター図である。
FIG. 5 (a) is a numerical analysis of the plate thickness reduction rate distribution at the bottom dead point of the press-formed
図5(b)および図5(d)を対比することから理解されるように、本発明は、従来例よりも、成形下死点よりも4mm上方位置で、プレス成形品14の段差部の縦壁14cに成形される部分の非温度低下部(高温部)が拡大されている。
As understood from the comparison of FIGS. 5 (b) and 5 (d), the present invention is the step difference portion of the press-formed
このため、図5(a)および図5(b)に示すように、従来例では、プレス成形品14の段差部の縦壁14cの板厚減少率が割れを示す28.9%に達しているが、本発明ではこの板厚減少率が18.6%に抑制されており、段差部の縦壁14cに割れが生じないことがわかる。
Therefore, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), in the conventional example, the thickness reduction rate of the vertical wall 14c of the step portion of the press-formed
13 熱間プレス成形品
15 熱間プレス用金型
15a パンチ頂部
15b パンチ肩R部
20 ブランク
21 インナーパッド
13 Hot press-formed
Claims (7)
前記パンチと協働してブランクにプレス加工を行うダイと、
前記プレス加工時において前記ブランクの外周端縁が前記パンチと前記ダイとで挟まれるまでの間前記外周縁部を非拘束の自由端にするための自由端配置空間形成部と、
を備えることを特徴とする熱間プレス用金型。 A punch top, a punch shoulder R continuous with the punch top, and an inner pad disposed so as to project from the punch top by a predetermined amount outside the punch top and being accommodated in the punch top at a forming bottom dead center; And punches,
A die for pressing a blank in cooperation with the punch;
A free end arrangement space forming portion for making the outer peripheral edge portion a non-restricting free end until the outer peripheral edge of the blank is sandwiched between the punch and the die at the time of the pressing;
A mold for hot pressing characterized by comprising:
前記プレス成形品が、天板と、この天板に設けられた一対の稜線と、対応する稜線にそれぞれ連続する一対の縦壁と、を有する溝型断面部を含むように、且つ、前記稜線の延びる方向における前記溝型断面部の両端部が前記稜線の延びる方向に向けて開放された形状を有するように、前記パンチおよび前記ダイを配置している、請求項1に記載の熱間プレス用金型。 The punch and the die form the blank into a press-formed product by the pressing.
And the ridge line includes a grooved cross section having a top plate, a pair of ridge lines provided on the top plate, and a pair of vertical walls respectively continuous with the corresponding ridge lines, and The hot press according to claim 1, wherein the punch and the die are arranged such that both ends of the grooved cross section in the extending direction have a shape opened in the extending direction of the ridge line. Mold.
前記パンチと協働してブランクにプレス加工を行うダイと、
前記ダイに形成された凹部から前記パンチ側に所定量突出するように配置されるとともに前記成形下死点において前記凹部に収容されるダイパッドと、
を備え、
前記ダイパッドおよび前記インナーパッドが前記ブランクを挟持した状態で前記パンチ頂部および前記ダイを相対移動することで、前記プレス加工が行われることを特徴とする、熱間プレス用金型。 A punch top, a punch shoulder R continuous with the punch top, and an inner pad disposed so as to project from the punch top by a predetermined amount outside the punch top and being accommodated in the punch top at a forming bottom dead center; And punches,
A die for pressing a blank in cooperation with the punch;
A die pad disposed so as to project from the recess formed in the die toward the punch by a predetermined amount, and accommodated in the recess at the molding bottom dead center;
Equipped with
The press work is performed by relatively moving the punch top portion and the die in a state in which the die pad and the inner pad sandwich the blank.
前記パンチ頂部は、前記天板の一部を形成する部分として設けられ、
前記パンチ肩R部は、前記稜線を形成する部分として設けられ、
前記パンチは、前記パンチ肩R部に連続し前記縦壁を形成する部分をさらに含み、
前記縦壁を形成する部分に隣接して前記インナーパッドが配置されることを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載された熱間プレス用金型。 The blank for forming a press-formed product, wherein the punch and the die include a top plate, a ridge line provided on the top plate, and a vertical wall continuous to the ridge line and extending to intersect the die. Configured to be pressed,
The punch top portion is provided as a portion forming a part of the top plate,
The punch shoulder R portion is provided as a portion forming the ridge line,
The punch further includes a portion continuous with the punch shoulder R portion to form the vertical wall,
The hot press die according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner pad is disposed adjacent to a portion forming the vertical wall.
A method for producing a hot press-formed product, comprising press-forming a heated blank using the hot-pressing die according to any one of claims 1 to 5.
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