JP4616737B2 - Hot press molding die, hot press molding apparatus, and hot press molding method - Google Patents
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Description
この発明は、熱間プレス成形用金型、熱間プレス成形装置および熱間プレス成形方法に関するもので、特に成形加工に伴う材料流動の激しい深絞り成形に好適であり、ドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を可能とする熱間プレス成形用金型、熱間プレス成形装置および熱間プレス成形方法に関する。 The present invention relates to a hot press molding die, a hot press molding apparatus, and a hot press molding method, and is particularly suitable for deep drawing molding in which material flow accompanying a molding process is intense, and draw molding and curvature are severe. The present invention relates to a hot press molding die that enables foam molding, a hot press molding apparatus, and a hot press molding method.
金属板材のプレス成形は、生産性が高く、寸法精度に優れ、また、プレス製品間の強度ばらつきが少なく品質が安定していることから、自動車、機械、電気機器、輸送用機器等の製造に広く用いられている最も一般的な加工方法である。
しかし、近年におけるプレス製品、特に自動車部品には軽量化等の観点から高強度化が求められており、これにより成形性の低下、特にスプリングバック等の発生による形状凍結性の低下を招来し、複雑な形状をしたプレス製品を製造することが困難となっている。
Metal sheet press molding is highly productive, excellent in dimensional accuracy, and stable in quality with little variation in strength between pressed products, making it suitable for manufacturing automobiles, machinery, electrical equipment, transportation equipment, etc. It is the most common processing method widely used.
However, press products in recent years, especially automobile parts, are required to have high strength from the viewpoint of weight reduction, etc., and this leads to a decrease in formability, particularly a decrease in shape freezing due to the occurrence of a springback, It has become difficult to manufacture a press product having a complicated shape.
このため、金属板材のプレス業界においては、加熱した金属板材を金型を用いて成形する熱間プレス成形技術が注目されている。熱間プレス成形は、金属板材を高温に加熱した状態でプレス成形するため、材料強度の低下した金属板材は、金型の成形面に沿って素直に変形し、複雑な形状であっても優れた寸法精度で成形することができる。また、成形後は金型抜熱効果により急冷するためスプリングバッグが発生せず、形状凍結性に優れ、プレス製品の寸法精度を向上させることができる。さらに、金属板材が鋼の場合、その鋼板をオーステナイト域にまで加熱し、所定の冷却プロセスにより、例えば金型内で保持して金型接触抜熱効果で急冷することにより、マルテンサイト変態による高強度化を達成することができる。 For this reason, in the press industry of a metal plate material, hot press forming technology for forming a heated metal plate material using a mold is attracting attention. Hot press molding is press-molded with the metal plate heated to a high temperature, so the metal plate with reduced material strength deforms straight along the molding surface of the mold and is excellent even in complex shapes. Can be molded with high dimensional accuracy. Moreover, since it cools rapidly after shaping | molding by the die heat removal effect, a spring bag does not generate | occur | produce, it is excellent in shape freezing property, and can improve the dimensional accuracy of a press product. Further, when the metal plate material is steel, the steel plate is heated to the austenite region, and is retained in the mold by, for example, a predetermined cooling process, and rapidly cooled by the mold contact heat removal effect. Strengthening can be achieved.
しかし、金属板材を高温に加熱してプレス成形を行う熱間プレス成形においては、図1に示すように、一旦成形に伴う伸びを生じると当該部分の断面積が小さくなるため、伸びにより板厚が減少する部分の強度はますます低くなる。このため、深絞り成形に代表される成形加工に伴う材料流動の激しいプレス成形を行った場合には、伸びが生じた部分において局所的な減肉や破断が生じて、いわゆるドロー成形ができないという問題があった。また、深絞り成形と比較すると加工に伴う材料流動の激しくないフォーム成形においても、曲率の厳しい成形加工の場合には破断が生じるという問題があった。 However, in the hot press forming in which the metal plate material is heated to a high temperature to perform press forming, as shown in FIG. 1, once the elongation due to forming occurs, the cross-sectional area of the portion becomes small. The intensity of the area where the decrease is reduced. For this reason, when press molding with intense material flow accompanying molding processing represented by deep drawing is performed, local thinning or breakage occurs in the stretched portion, and so-called draw molding cannot be performed. There was a problem. Further, even in the foam molding in which the material flow accompanying the processing is not intense as compared with the deep drawing molding, there is a problem that the fracture occurs in the molding processing with a severe curvature.
このため、成形時に発生する破断や割れなどを防止するために、パンチおよびダイを用いて鋼板を熱間で絞り成形するに当たり、成形に先立ち、パンチおよびダイに前記鋼板を近接した状態で一旦保持してから成形を開始する鋼板の熱間絞り成形方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、当該方法においてはプレス成形に先立って、鋼板を一旦保持する必要があるために成形時間が長くなり、プレス成形の特徴である高い生産性が阻害されるという問題があった。特に、板厚が厚いほど保持時間を長くする必要があることから、生産性が大きく低下した。
However, in this method, it is necessary to temporarily hold the steel plate prior to press forming, so that the forming time becomes long, and there is a problem that high productivity, which is a feature of press forming, is hindered. In particular, as the plate thickness is thicker, the holding time needs to be longer, so the productivity is greatly reduced.
本発明の解決すべき課題は、プレス成形の特徴である高い生産性を維持しながら、従来の熱間プレス成形技術では実現できなかったドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を可能とする熱間プレス成形用金型、熱間プレス成形装置および熱間プレス成形方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is a hot press that enables draw molding and form molding with severe curvature, which could not be realized by conventional hot press molding technology, while maintaining the high productivity characteristic of press molding. It is to provide a molding die, a hot press molding apparatus, and a hot press molding method.
本発明者は、図1に示すような被成形材たる金属板材の局所的な減肉や破断を防止すべく、ドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形に伴う減肉や破断の発生要因、ならびにこれらを解決する方法について、数多くの理論検討および実験検討を行った結果、以下の技術的知見を得た。 In order to prevent local metal thinning and breakage of the metal plate material to be molded as shown in FIG. 1, the present inventor is responsible for thinning and breakage caused by draw molding and foam molding with severe curvature, as well as these factors. As a result of many theoretical and experimental studies on how to solve the problem, the following technical findings were obtained.
(A)まず、熱間プレス等の高温塑性加工分野においては、工具を保護するために固体潤滑剤等の高温塑性加工用潤滑剤が用いられており、一定の効果を発揮しているが(例えば、特許文献2参照)、所定の固体潤滑剤の使用は、ドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形の成形性向上についても効果を発揮すること。
(B)ただし、固体潤滑剤は金型の成形面に固着して初めてその潤滑効果を発揮するところ、プレス成形を行うごとに作業者が固体潤滑剤を金型に塗布して固着させる方法では、作業時間が増大して、生産性が大きく低下すること。また、作業時間を短縮すべく、あらかじめ金属板材に固体潤滑剤を塗布し、これを加熱して固着させようとしても、固体潤滑剤や結合材の分解が生じてしまい、固体潤滑剤の機能を果たせないこと。さらに、冷媒に固体潤滑剤を混ぜる方法では、固体潤滑剤が冷媒によって洗い流されてしまい、固体潤滑剤の機能を果たせないこと。
(C)しかし、プレス成形を開始する前、より具体的には金属板材を金型の間にセットして位置決めを行った段階においては、加熱した金属板材が依然として高温状態にあるので、このときに加工度の高い金属板材の部位に対して、固体潤滑剤を分散または溶解させた潤滑液を吐出すると、極めて容易に潤滑液に含まれる固体潤滑剤を金属板材に固着させることができること。
(D)すなわち、加熱した金属板材を上型と下型の間にセットして位置決めを行い、次いで加工度の高い金属板材の部位、すなわち金属板材と金型との摺動の厳しい部位に、固体潤滑剤を分散または溶解させた潤滑液を吐出させ、当該潤滑液中に含まれる固体潤滑剤を固着させてから延伸加工を含む熱間プレス成形を開始すると、生産性を阻害することなく、固体潤滑剤による潤滑効果、すなわち加工度の高い部位における変形集中や摩擦発熱を回避することができ、これにより金属板材の局所的な減肉や破断ならびにキズの発生を防止することができ、ドロー成形性が向上すること。
(A) First, in the field of high-temperature plastic working such as hot pressing, a high-temperature plastic working lubricant such as a solid lubricant is used to protect the tool, and exhibits a certain effect ( For example, refer to Patent Document 2), and the use of a predetermined solid lubricant is effective in improving moldability of draw molding or foam molding with severe curvature.
(B) However, when the solid lubricant exerts its lubricating effect only after being fixed to the molding surface of the mold, the operator applies the solid lubricant to the mold and fixes it every time the press molding is performed. , Work time increases, productivity is greatly reduced. In addition, in order to shorten the working time, applying a solid lubricant to a metal plate material in advance, and trying to fix it by heating, the solid lubricant and binder are decomposed, and the function of the solid lubricant is reduced. It can't be done. Furthermore, in the method of mixing the solid lubricant with the refrigerant, the solid lubricant is washed away by the refrigerant and cannot function as a solid lubricant.
(C) However, before starting the press molding, more specifically, in the stage where the metal plate material is set between the molds and positioned, the heated metal plate material is still in a high temperature state. When a lubricating liquid in which a solid lubricant is dispersed or dissolved is discharged to a portion of a metal plate material having a high degree of processing, the solid lubricant contained in the lubricating liquid can be fixed to the metal plate material very easily.
(D) That is, the heated metal plate material is set between the upper die and the lower die, positioning is performed, and then the portion of the metal plate material having a high degree of processing, that is, the severely sliding portion between the metal plate material and the mold, Without discharging the lubricating liquid in which the solid lubricant is dispersed or dissolved, and fixing the solid lubricant contained in the lubricating liquid and then starting hot press molding including stretching, without hindering productivity, The lubrication effect by the solid lubricant, that is, the deformation concentration and frictional heat generation in the part with high workability can be avoided, which can prevent the local thinning, breakage and scratch of the metal plate material. Improved formability.
(E)さらには、前記したようなプレス成形開始前の段階における固体潤滑剤の固着処理のみならず、成形開始後から成形完了までのプレス成形中に、金型と金属板材との摺動部位に対して所定の固体潤滑剤を供給することによっても、よりドロー成形性を向上させることができること。すなわち、加工度の高い摺動部位における変形集中や摩擦発熱を回避することができ、これにより成形に伴う金属板材の局所的な減肉や破断ならびにキズの発生を防止することができること。 (E) Furthermore, not only the solid lubricant fixing process in the stage before the start of press molding as described above, but also the sliding portion between the mold and the metal plate during press molding from the start of molding to the completion of molding. The draw moldability can be further improved by supplying a predetermined solid lubricant. That is, it is possible to avoid deformation concentration and frictional heat generation in a sliding part having a high degree of processing, thereby preventing local metal thinning, breakage, and generation of scratches due to forming.
(F)ただし、固体潤滑剤による潤滑効果は固体潤滑剤の消耗によって消滅してしまうので、プレス成形の特徴である高い生産性を維持しながらドロー成形等を行うためには、成形開始後から成形完了までのプレス成形中であっても、金型と金属板材との摺動部位、特に減肉や破断の生じやすい加工度の高い摺動部位に対して、容易に固体潤滑剤を供給できる手段を備えることが望ましいこと。 (F) However, since the lubrication effect of the solid lubricant disappears due to the consumption of the solid lubricant, in order to perform draw molding while maintaining high productivity, which is a feature of press molding, from the start of molding. Even during press molding up to the completion of molding, a solid lubricant can be easily supplied to the sliding portion between the mold and the metal plate material, particularly to the sliding portion having a high degree of processing that tends to cause thinning or breakage. It is desirable to provide means.
(G)そして、金型と金属板材との摺動部位に固体潤滑剤を供給する手段としては、やはり生産性および制御性を考慮すると、金型の成形面に複数の潤滑液供給口を形成し、当該形成された潤滑液供給口から、所定の液体に固体潤滑剤を分散または溶解させた潤滑液を供給することが望ましいこと。また、所定の液体に固体潤滑剤を分散または溶解させると、金型と金属板材との摺動部位に固体潤滑剤が流入しやくなるので、固体潤滑剤による潤滑効果を発揮しやすいこと。 (G) And, as a means for supplying the solid lubricant to the sliding portion between the mold and the metal plate, a plurality of lubricating liquid supply ports are formed on the molding surface of the mold in consideration of productivity and controllability. It is desirable to supply a lubricating liquid in which a solid lubricant is dispersed or dissolved in a predetermined liquid from the formed lubricating liquid supply port. In addition, when the solid lubricant is dispersed or dissolved in a predetermined liquid, the solid lubricant easily flows into the sliding portion between the mold and the metal plate material, so that the lubricating effect of the solid lubricant is easily exhibited.
(H)なお、金型と金属板材との摺動部位、特に加工度の高い摺動部位は、プレス成形の進捗、例えばパンチ押し込み量に従って位置が変化するが、前記潤滑液供給口と連通する潤滑液供給管が備える所定の弁機構を制御することにより、プレス成形の進捗に従って位置が変化する摺動部位に対しても潤滑液を供給することができること。また、前記したように金型と金属板材との摺動部位はパンチ押し込み量に従ってその位置が変化するため、前記弁機構の制御、すなわち潤滑液供給タイミングは、パンチ押し込み量と同期させて制御することが望ましいこと。したがって、前記した金型の成形面に複数の潤滑液供給口を備え、金型内部には前記潤滑液供給口と連通する管であり所定の弁機構を備える潤滑液供給管を配した金型には、前記金型が備える所定の弁機構を制御して各潤滑液供給管への潤滑液の供給を制御する所定の制御装置を接続して付設することが望ましいこと。 (H) Although the position of the sliding portion between the mold and the metal plate material, particularly the sliding portion having a high degree of processing, changes in accordance with the progress of press molding, for example, the amount of punch pressing, it communicates with the lubricating liquid supply port. By controlling a predetermined valve mechanism provided in the lubricating liquid supply pipe, the lubricating liquid can be supplied even to a sliding portion whose position changes as the press molding progresses. In addition, as described above, the position of the sliding portion between the metal mold and the metal plate changes according to the punch push-in amount, so the control of the valve mechanism, that is, the lubricant supply timing is controlled in synchronization with the punch push-in amount. It is desirable. Accordingly, a mold provided with a plurality of lubricating liquid supply ports on the molding surface of the mold described above, and a lubricating liquid supply pipe provided with a predetermined valve mechanism, which is a pipe communicating with the lubricating liquid supply port inside the mold. It is preferable that a predetermined control device for controlling a predetermined valve mechanism provided in the mold to control the supply of the lubricating liquid to each lubricating liquid supply pipe is connected and attached.
(I)さらに、固体潤滑剤は金型の成形面に固着して初めて潤滑効果を発揮するので、固体潤滑剤を分散または溶解させる所定の液体には結合剤(バインダ成分)を分散または溶解させることが望ましいこと。同様に、金型内部には固体潤滑剤の固着を促進させる加熱手段を備えることが望ましいこと。 (I) Furthermore, since the solid lubricant exhibits a lubricating effect only after being fixed to the molding surface of the mold, the binder (binder component) is dispersed or dissolved in a predetermined liquid in which the solid lubricant is dispersed or dissolved. It is desirable. Similarly, it is desirable to provide a heating means for promoting the fixation of the solid lubricant inside the mold.
(J)次に、成形に伴う金属板材の減肉や破断の発生要因については、冷間プレスでは伸びが生じた部分の変形抵抗は加工硬化により向上するが、熱間プレスでは金属板材を高温に加熱するため、金属板材の変形抵抗が低く、加工硬化が小さい。このため、図1に示すように、一旦成形に伴う伸びを生じると当該部分の断面積が小さくなるため、伸びにより板厚が減少する部分Aの変形抵抗はますます低くなり、最終的には当該部分Aに破断が生じること。 (J) Next, as for the cause of thinning and breakage of the metal plate due to forming, the deformation resistance of the stretched portion is improved by work hardening in the cold press, but the metal plate is heated to a high temperature in the hot press. Therefore, the deformation resistance of the metal plate material is low and the work hardening is small. For this reason, as shown in FIG. 1, once the elongation associated with the molding occurs, the cross-sectional area of the portion becomes smaller, so that the deformation resistance of the portion A where the plate thickness decreases due to the elongation becomes even lower. The portion A is broken.
(K)しかし、成形に伴う伸びにより板厚が減少する部分Aの温度を強制的に下げることにより、当該部分Aの変形抵抗を強制的に上げることができれば、図2に示すように当該部分Aよりも変形抵抗の低い他の部分Bが伸びるので、当該部分Aにおける負荷が軽減し、当該部分Aにおける減肉や破断を防ぐことができること。 (K) However, if the deformation resistance of the portion A can be forcibly increased by forcibly lowering the temperature of the portion A where the plate thickness decreases due to the elongation associated with the molding, as shown in FIG. Since the other part B whose deformation resistance is lower than A extends, the load on the part A can be reduced, and the thinning and breakage of the part A can be prevented.
(L)また、伸びにより板厚が減少する部分Aの位置については、あらかじめ行う実験によって特定できること。したがって、図2に示すように、伸びにより板厚が減少する部分Aの温度を強制的に下げて当該部分Aの変形抵抗を強制的に上げることにより、当該部分Aよりも相対的に変形抵抗の低い他の部分Bを伸ばしてやり、これにより伸びが生じて板厚が薄くなる当該部分Bに対しては新たに強制的に変形抵抗を上げてやり、当該部分Bよりも相対的に変形抵抗の低い他の部分Cを伸ばしていくという操作を次々と繰り返すことにより、被成形材たる金属板材の局所的な減肉や破断を生ずることなく、次々と変形抵抗の低い部分を伸ばしていくことができること。すなわち、熱間プレスによるドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形が可能となること。 (L) Further, the position of the portion A where the plate thickness decreases due to elongation can be specified by an experiment performed in advance. Therefore, as shown in FIG. 2, by forcibly lowering the temperature of the portion A where the thickness decreases due to elongation and forcibly increasing the deformation resistance of the portion A, the deformation resistance is relatively higher than that of the portion A. The other part B having a lower height is stretched, and the part B whose thickness is reduced due to the elongation is newly forced to increase the deformation resistance, and is deformed relative to the part B. By repeating the operation of extending the other part C having low resistance one after another, the part having low deformation resistance is successively extended without causing local thinning or breakage of the metal plate material to be formed. What can be done. In other words, draw molding by hot pressing and form molding with severe curvature are possible.
(M)また、上記の知見は、成形に伴う伸びにより板厚が減少する部分の変形抵抗を強制的に上げて、当該部分よりも相対的に変形抵抗の低い他の部分を伸ばしていく方法であるが、これとは反対に、成形に伴う伸びが不要な部分、すなわち、伸びを生じさせたくない部分の変形抵抗をあらかじめ強制的に上げておくと、当該部分よりも相対的に変形抵抗の低い他の部分を伸ばすことが可能であること。すなわち、図3に示すように、伸びを生じさせたくない部分Dの変形抵抗をあらかじめ強制的に上げておき、当該部分Dよりも相対的に変形抵抗の低い他の部分Eを伸ばしてやり、これにより伸びが生じて板厚が薄くなる部分Eに対しては新たに強制的に変形抵抗を上げてやり、当該部分Eよりも相対的に変形抵抗の低い他の部分Fを伸ばしていくという操作を次々と繰り返すことにより、被成形材たる金属板材の局所的な減肉や破断を生ずることなく、次々と変形抵抗の低い部分を伸ばしていくことができること。すなわち、この方法によっても熱間プレスによるドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形が可能となること。 (M) In addition, the above knowledge is a method of forcibly increasing the deformation resistance of a portion where the plate thickness decreases due to elongation accompanying forming and extending another portion having a relatively lower deformation resistance than that portion. However, on the contrary, if the deformation resistance of the portion that does not need to be stretched due to molding, that is, the portion that does not want to cause elongation, is forcibly increased in advance, the deformation resistance is relatively higher than that portion. It is possible to stretch other parts of low. That is, as shown in FIG. 3, the deformation resistance of the portion D that is not desired to be stretched is forcibly increased in advance, and another portion E having a relatively lower deformation resistance than the portion D is extended, As a result, the deformation E is forcibly increased for the portion E where the plate thickness is reduced due to elongation, and the other portion F having a lower deformation resistance than the portion E is extended. By repeating the operation one after another, the portion with low deformation resistance can be stretched one after another without causing local thinning or breakage of the metal plate material to be molded. In other words, even with this method, it is possible to perform draw molding by hot pressing and form molding with severe curvature.
(N)そして、伸びにより板厚が減少する部分Aの温度を強制的に下げて当該部分Aの変形抵抗を強制的に上げる手段、あるいは成形に伴う伸びが不要な部分Dの温度を強制的に下げて当該部分Dの変形抵抗を強制的に上げる手段としては、やはり生産性および制御性を考慮すると、図2および図3に示すように金型の成形面に複数の冷媒吐出口を形成し、当該形成された冷媒吐出口から被成形材たる金属板材に冷媒を吐出することが望ましいこと。 (N) Then, a means for forcibly lowering the temperature of the portion A where the plate thickness decreases due to elongation to forcibly increase the deformation resistance of the portion A, or a temperature of the portion D that does not require elongation due to molding is forced. As a means for forcibly increasing the deformation resistance of the part D by lowering to the above, in consideration of productivity and controllability, a plurality of coolant discharge ports are formed on the molding surface of the mold as shown in FIGS. And it is desirable to discharge a refrigerant | coolant from the formed refrigerant | coolant discharge port to the metal plate material which is a molding material.
(O)なお、伸びにより板厚が減少する部分A、あるいは成形に伴う伸びが不要な部分Dの位置は、プレス成形の進捗、例えばパンチ押し込み量に従って変化するが、前記冷媒吐出口と連通する冷媒供給管が備える所定の弁機構を制御することにより、プレス成形の進捗に従って位置が変化する前記部分Aあるいは前記部分Dに対しても冷媒を吐出することができること。また、前記したように前記部分Aあるいは前記部分Dはパンチ押し込み量に従ってその位置が変化するため、前記弁機構の制御、すなわち冷媒吐出タイミングは、パンチ押し込み量と同期させて制御することが望ましいこと。したがって、前記した金型の成形面に複数の冷媒吐出口を備え、金型内部には前記冷媒吐出口と連通する管であり所定の弁機構を備える冷媒供給管を配した金型には、前記金型が備える所定の弁機構を制御して各冷媒吐出口からの冷媒吐出を制御する所定の制御装置を接続することが望ましいこと。
なお、図2および図3は本発明の原理を模式的に示す概略説明図であり、黒丸で示した位置にある冷媒吐出口から冷媒を吐出して、冷媒吐出部分における金属板材の変形抵抗を強制的に上げていることを模式的に示している。
(O) The position of the portion A where the plate thickness decreases due to the elongation or the portion D where the elongation accompanying the molding is unnecessary varies depending on the progress of the press molding, for example, the amount of punch pressing, but communicates with the refrigerant discharge port. By controlling a predetermined valve mechanism provided in the refrigerant supply pipe, the refrigerant can be discharged also to the part A or the part D whose position changes as the press molding progresses. Further, as described above, since the position of the part A or the part D changes according to the punch push-in amount, it is desirable to control the valve mechanism, that is, the refrigerant discharge timing in synchronization with the punch push-in amount. . Therefore, a mold having a plurality of refrigerant discharge ports on the molding surface of the above-described mold, a pipe communicating with the refrigerant discharge port inside the mold, and a refrigerant supply pipe having a predetermined valve mechanism is arranged in the mold. It is desirable to connect a predetermined control device that controls a predetermined valve mechanism included in the mold to control refrigerant discharge from each refrigerant discharge port.
2 and 3 are schematic explanatory views schematically showing the principle of the present invention, in which the refrigerant is discharged from the refrigerant discharge port at the position indicated by the black circle, and the deformation resistance of the metal plate material in the refrigerant discharge portion is shown. It shows that it is forcibly raised.
上記の知見に基づき、本発明者は、プレス成形の特徴である高い生産性を維持しながら、従来の熱間プレス成形技術では実現できなかったドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を可能とする熱間プレス成形用金型、熱間プレス成形装置および熱間プレス成形方法に想到した。その要旨とするところは以下の通りである。 Based on the above findings, the present inventor has developed heat that enables draw molding and form molding with severe curvature, which could not be realized by the conventional hot press molding technology, while maintaining the high productivity characteristic of press molding. The present inventors have conceived a hot press molding die, a hot press molding apparatus, and a hot press molding method. The gist is as follows.
(1)加熱した金属板材をプレス成形する上型と下型とからなる熱間プレス成形用金型であって、金型の成形面に複数の冷媒吐出口と潤滑液供給口を備え、金型内部に各冷媒吐出口と連通する管であり第1の弁機構を備える冷媒供給管と、各潤滑液供給口と連通する管であり第2の弁機構を備える潤滑液供給管を配したことを特徴とする熱間プレス成形用金型。 (1) A hot press-molding mold comprising an upper mold and a lower mold for press-molding a heated metal plate material, comprising a plurality of coolant discharge ports and a lubricating liquid supply port on the molding surface of the mold, A pipe that communicates with each refrigerant discharge port and includes a first valve mechanism, and a lubricating liquid supply pipe that communicates with each lubricating liquid supply port and includes a second valve mechanism are arranged inside the mold. A hot press molding die characterized by the above.
(2)前記潤滑液供給口にスプレーノズルを備えたことを特徴とする前記(1)に記載の熱間プレス成形用金型。 (2) The hot press molding die according to (1) above, wherein a spray nozzle is provided in the lubricating liquid supply port.
(3)金型内部に、成形面への固体潤滑剤の固着を促進させる加熱手段を備えたことを特徴とする前記(1)または(2)に記載の熱間プレス成形用金型。 (3) The hot press molding die as described in (1) or (2) above, wherein heating means for accelerating fixation of the solid lubricant to the molding surface is provided inside the die.
(4)金型の成形面に複数の冷媒回収口を備え、金型内部に各冷媒回収口と連通する冷媒回収管を配したことを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の熱間プレス成形用金型。
(4) Any one of the above (1) to (3), wherein a plurality of refrigerant recovery ports are provided on the molding surface of the mold, and a refrigerant recovery pipe communicating with each refrigerant recovery port is arranged inside the mold. 2. Hot press molding die according to
(5)加熱した金属板材を上型と下型とからなる熱間プレス成形用金型を用いて成形する熱間プレス成形装置であって、前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の熱間プレス成形用金型と、前記熱間プレス成形用金型が備える第1の弁機構を制御して各冷媒吐出口からの冷媒吐出を制御する第1の制御装置と、前記熱間プレス成形用金型が備える第2の弁機構を制御して各潤滑液供給管への潤滑液の供給を制御する第2の制御装置を有することを特徴とする熱間プレス成形装置。 (5) A hot press forming apparatus for forming a heated metal plate material using a hot press forming die composed of an upper die and a lower die, and any one of (1) to (4) above The first press device for controlling the refrigerant discharge from each refrigerant discharge port by controlling the first valve mechanism provided in the hot press molding die, A hot press molding apparatus comprising: a second control device that controls a second valve mechanism provided in a hot press molding die to control supply of a lubricating liquid to each lubricating liquid supply pipe.
(6)加熱した金属板材を上型と下型とからなる熱間プレス成形用金型を用いて成形する熱間プレス成形方法であって、加熱した金属板材を上型と下型の間にセットして位置決めを行い、加工度の高い金属板材の部位に潤滑液を吐出させ、前記潤滑液中に含まれる固体潤滑剤を固着させてから、延伸加工を含むプレス成形を開始することを特徴とする熱間プレス成形方法。 (6) A hot press forming method in which a heated metal plate material is formed using a hot press forming die composed of an upper die and a lower die, and the heated metal plate material is interposed between the upper die and the lower die. It is set and positioned, and a lubricant is discharged to a portion of a highly processed metal plate material, and after solid lubricant contained in the lubricant is fixed, press forming including stretching is started. A hot press molding method.
(7)前記固体潤滑剤が、グラファイト、二硫化モリブデン、チタニア、硫化タングステン、雲母のいずれか1種または2種以上の混合物であることを特徴とする前記(6)に記載の熱間プレス成形方法。 (7) The hot press molding as described in (6) above, wherein the solid lubricant is any one or a mixture of graphite, molybdenum disulfide, titania, tungsten sulfide, and mica. Method.
(8)成形開始後から成形完了までのプレス成形中に、前記固体潤滑剤と結合剤とを水、アルコール、油のいずれか1種または2種以上の液体に分散または溶解させた潤滑液を、熱間プレス成形用金型の成形面に形成した潤滑液供給口または潤滑液供給用スプレーノズルから、プレス成形の進捗に従って位置が変化する熱間プレス成形用金型と金属板材との摺動部位に対して供給することを特徴とする前記(6)または(7)に記載の熱間プレス成形方法。 (8) During press molding from the start of molding to the completion of molding, a lubricating liquid in which the solid lubricant and the binder are dispersed or dissolved in one or more liquids of water, alcohol, and oil. Sliding between the hot press molding die and the metal plate material whose position changes according to the progress of the press molding from the lubricating liquid supply port or the lubricating liquid supply spray nozzle formed on the molding surface of the hot press molding die The hot press molding method according to (6) or (7), characterized in that the hot press molding method is supplied to a part.
(9)成形開始後から成形完了までのプレス成形中に、熱間プレス成形用金型の成形面に形成した冷媒吐出口から、金属板材の少なくとも一部分に対して、冷媒を吐出することにより当該部分の変形抵抗を上げ、当該部分よりも変形抵抗の低い部分を延伸加工し、これにより板厚が薄くなる部分については前記操作を繰り返すことにより、次々と変形抵抗の低い他の部分を延伸加工して成形加工を行うことを特徴とする前記(6)〜(8)のいずれか1項に記載の熱間プレス成形方法。 (9) During press molding from the start of molding to the completion of molding, the refrigerant is discharged to at least a part of the metal plate material from the refrigerant discharge port formed on the molding surface of the hot press molding die. Increase the deformation resistance of the part, stretch the part with lower deformation resistance than that part, and repeat the above operation for the part where the plate thickness becomes thinner, thereby stretching other parts with lower deformation resistance one after another The hot press molding method according to any one of (6) to (8), wherein the molding process is performed.
(10)成形開始後から成形完了までのプレス成形中に、熱間プレス成形用金型の成形面に形成した冷媒吐出口から、金属板材の成形に伴う伸びにより板厚が薄くなる部分と成形に伴う伸びが不要な部分のいずれか一方又は両方に対して、冷媒を吐出することにより当該部分の変形抵抗を上げ、当該部分よりも変形抵抗の低い部分を延伸加工し、これにより板厚が薄くなる部分については前記操作を繰り返すことにより、次々と変形抵抗の低い他の部分を延伸加工して成形加工を行うことを特徴とする前記(6)〜(8)のいずれか1項に記載の熱間プレス成形方法。 (10) During press molding from the start of molding to the completion of molding, from the coolant discharge port formed on the molding surface of the hot press molding die, and the part where the plate thickness is reduced due to the elongation accompanying the molding of the metal plate material For either one or both of the parts that do not need to be stretched, the deformation resistance of the part is increased by discharging the refrigerant, and the part having a lower deformation resistance than the part is stretched. Any one of the above (6) to (8), wherein the thinning portion is subjected to molding by repeating the above-described operation, thereby drawing other portions having low deformation resistance one after another. Hot press molding method.
(11)プレス成形後に、熱間プレス成形用金型の成形面に形成した冷媒吐出口から、プレス成形した金属板材の所定の部位に対して、冷媒を吐出して当該所定の部位を急冷することにより、当該所定の部位の高強度化を図ることを特徴とする前記(6)〜(10)のいずれか1項に記載の熱間プレス成形方法。 (11) After the press molding, the coolant is discharged from a coolant discharge port formed on the molding surface of the hot press molding die to a predetermined portion of the press-molded metal plate material to rapidly cool the predetermined portion. The hot press molding method according to any one of the above (6) to (10), wherein the strength of the predetermined part is increased.
(A)本発明に係る熱間プレス成形用金型によれば、プレス成形の特徴である高い生産性を維持しながら、従来技術ではできなかった熱間プレスによるドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を行うことができる。具体的には、従来技術を用いて深絞り成形等を行うと、被成形材たる金属板材に局所的な減肉や破断が生じたり、あるいはそれを防止することができたとしても著しく生産性が低下したりしたが、本発明に係る熱間プレス成形用金型においては、その成形面に形成した複数の冷媒吐出口からの金属板材に対する冷媒吐出により、被成形材各部の変形抵抗をプレス成形中に制御することができるとともに、同じく成形面に形成した複数の潤滑液供給口からの潤滑液の供給により、金型と金属板材との摺動部位における摩擦抵抗をプレス成形中に制御することができるので、特に加工度の高い摺動部位における変形集中や摩擦発熱を回避することができ、これにより金属板材の局所的な減肉や破断ならびにキズの発生を防止しながら、生産性を阻害することなく次々と変形抵抗の低い部分を伸ばしていくことができ、被成形材各部の伸びや板厚を自在に制御することができる。このとき、冷媒供給系統とは別に潤滑液供給系統があるので、必要な部分に正確に適量の潤滑剤(潤滑液)が供給される。また、吹き付けた潤滑剤(潤滑液)には固体潤滑剤を用いており、金属板または金型の熱により固着して必要なときに冷媒によって洗い流されない。さらに、加工される直前に吹き付けるので、金属板の表面酸化のムラを生じさせないという効果もある。 (A) According to the hot press molding die according to the present invention, while maintaining high productivity that is a feature of press molding, draw molding by hot press and form molding with severe curvature, which was not possible with the prior art. It can be performed. Specifically, when deep drawing or the like is performed using conventional technology, even if local metal thinning or breakage occurs or can be prevented in the metal plate material to be molded, it is extremely productive. However, in the hot press molding die according to the present invention, the deformation resistance of each part of the molding material is pressed by the refrigerant discharge to the metal plate material from the plurality of refrigerant discharge ports formed on the molding surface. It can be controlled during molding, and the frictional resistance at the sliding part between the mold and the metal plate is controlled during press molding by supplying lubricating liquid from a plurality of lubricating liquid supply ports formed on the molding surface. As a result, it is possible to avoid deformation concentration and frictional heat generation at sliding parts that have a particularly high degree of processing, thereby preventing local thinning, breakage, and scratching of the metal plate, while increasing productivity. Hindrance One after another variant that can go extending the lower portion of the resistor, it is possible to freely control the elongation and thickness of the molded material each part without. At this time, since there is a lubricating liquid supply system separately from the refrigerant supply system, an appropriate amount of lubricant (lubricating liquid) is accurately supplied to necessary portions. The sprayed lubricant (lubricant) uses a solid lubricant, which is fixed by the heat of the metal plate or mold and is not washed away by the refrigerant when necessary. Further, since spraying is performed immediately before processing, there is an effect that unevenness of surface oxidation of the metal plate is not caused.
(B)また、本発明に係る熱間プレス成形用金型によれば、その成形面に形成した複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出により、金属板材各部の冷却速度を自在に可変することができるので、プレス成形品各部の強度を目的に合わせて任意に設定することができる。具体的には、強度が必要な部位に対しては、冷媒の吐出量や吐出流速等を増加させて冷却速度を上昇させることにより、マルテンサイト変態またはベイナイト変態による高強度化を図ることができる一方、穴加工(ピアス)や切断加工(トリム)等の後加工が必要な部位、すなわち強度が不要な部位に対しては冷却速度を弱めることにより、焼入れ硬度を低下させることができる。また、成形中と成形後のいずれか一方又は両方における金属板材の冷却速度を成形品部位毎に異ならせれば、成形品部位毎の強度が異なるプレス成形品を得ることもできる。 (B) Further, according to the hot press molding die according to the present invention, the cooling rate of each part of the metal plate material can be freely changed by the refrigerant discharge from the plurality of refrigerant discharge ports formed on the molding surface. Since it can do, the intensity | strength of each part of a press molded product can be arbitrarily set according to the objective. Specifically, for a portion requiring strength, the strength can be increased by martensitic transformation or bainite transformation by increasing the cooling rate by increasing the refrigerant discharge rate, the discharge flow rate, or the like. On the other hand, quenching hardness can be reduced by reducing the cooling rate for parts that require post-processing such as drilling (piercing) or cutting (trim), that is, parts that do not require strength. Moreover, if the cooling rate of the metal plate material during molding or after molding is different for each part of the molded product, press molded products having different strengths for each part of the molded product can be obtained.
(C)さらには、本発明に係る熱間プレス成形用金型は、その成形面に形成した複数の冷媒吐出口からの冷媒吐出によって十分な冷却速度を確保することができるので、金型内保持時間の短縮による生産性の向上をも図ることができる。 (C) Furthermore, the hot press molding die according to the present invention can secure a sufficient cooling rate by the refrigerant discharge from the plurality of refrigerant discharge ports formed on the molding surface. Productivity can be improved by shortening the holding time.
(D)また、本発明に係る熱間プレス成形装置は、前記熱間プレス成形用金型が備える冷媒供給管の弁機構を制御して各冷媒吐出口からの冷媒吐出を制御する第1の制御装置を有するので、プレス成形の進捗に従って時々刻々と変化する伸びにより板厚が減少する部分、あるいは成形に伴う伸びが不要な部分に対しても冷媒を吐出することが可能であり、これにより被成形材たる金属板材の局所的な減肉や破断を生ずることなく、次々と変形抵抗の低い部分を伸ばしていくことができる。 (D) Moreover, the hot press molding apparatus which concerns on this invention controls the valve mechanism of the refrigerant | coolant supply pipe with which the said hot press molding die is equipped, and controls the refrigerant | coolant discharge from each refrigerant | coolant discharge port. Since it has a control device, it is possible to discharge refrigerant to the part where the plate thickness decreases due to the elongation that changes every moment according to the progress of press molding, or to the part that does not require elongation due to molding, Without causing local thinning or breakage of the metal plate as the molding material, the portions having low deformation resistance can be extended one after another.
(E)同じく本発明に係る熱間プレス成形装置は、前記熱間プレス成形用金型が備える潤滑液供給管の弁機構を制御して各潤滑液供給管への潤滑液の供給、ひいては、金型と金属板材との摺動部位に対する各潤滑液供給口からの潤滑液の供給を制御する第2の制御装置を有するので、プレス成形の進捗に従って時々刻々と変化する金型と金属板材との摺動部位に対しても潤滑液を供給することが可能であり、これにより加工度の高い摺動部位における変形集中や摩擦発熱を回避することができ、生産性を阻害することなく金属板材の局所的な減肉や破断ならびにキズの発生を防止でき、ドロー成形性をさらに向上させることができる。 (E) Similarly, the hot press molding apparatus according to the present invention controls the valve mechanism of the lubricating liquid supply pipe provided in the hot press molding die to supply the lubricating liquid to each lubricating liquid supply pipe. Since it has the 2nd control device which controls supply of the lubricating fluid from each lubricating fluid supply port to the sliding part of a metallic mold and a metal plate material, the metallic mold and metal plate which change every moment according to the progress of press molding It is possible to supply the lubricating liquid to the sliding part of the metal plate, thereby avoiding deformation concentration and frictional heat generation in the sliding part having a high degree of processing, and without affecting the productivity. It is possible to prevent local thinning, breakage, and flaws, and to further improve the draw moldability.
(F)また、本発明に係る熱間プレス成形方法は、あらかじめ加工度の高い金属板材の部位に固体潤滑剤を固着させてから延伸加工を含むプレス成形を開始するので、固体潤滑剤の潤滑効果により、加工度の高い摺動部位における変形集中や摩擦発熱およびキズの発生を回避することができ、これにより生産性を阻害することなく従来技術ではできなかった熱間プレスによるドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を行うことができる。 (F) Moreover, since the hot press molding method according to the present invention starts the press molding including the drawing process after fixing the solid lubricant to the part of the metal plate material having a high degree of processing in advance, the lubrication of the solid lubricant is performed. Due to the effect, it is possible to avoid deformation concentration, frictional heat generation and scratches in sliding parts with a high degree of processing, thereby making it possible to perform draw forming and curvature by hot pressing, which was not possible with conventional technology without impairing productivity. Strict foam molding can be performed.
以下、図2〜図11を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
まず、本発明で用いる被成形材および熱間プレス成形用金型2にセットする前の被成形材の加熱方法と加熱温度について説明する。
本発明で用いる被成形材は金属板材1であり、Alめっき鋼板、Znめっき鋼板、高強度鋼板、普通鋼等のいずれの鋼板にも適用することができる。
また、マルテンサイト変態またはベイナイト変態をする鋼板であれば、冷媒吐出による焼入れにより高強度化を図ることができるので、マルテンサイト変態またはベイナイト変態をする鋼板が望ましい。なお、冷媒吐出時に必ずしも変態する必要はなく、成形後に変態してもかまわない。
金属板材1を加熱する方法としては、特に限定されるものではなく、金属板材1をA1変態点以上に加熱できる方法であれば、電気炉、ガス炉での加熱や火炎加熱、通電加熱、高周波加熱、誘導加熱等のいずれの方法でもよい。
なお、ピアスやトリム等の後加工が必要な部位については、あらかじめ加熱炉等の中でマスキングを施して冷却開始温度を下げておいてもよい。あるいは、加熱炉等の加熱装置から熱間プレス成形用金型2に加熱した金属板材1を搬送する段階において、搬送装置との接触抜熱によって冷却開始温度を下げておいてもよい。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a heating method and a heating temperature of the molding material used in the present invention and the molding material before being set in the hot press molding die 2 will be described.
The molding material used in the present invention is a
Further, a steel sheet that undergoes martensitic transformation or bainite transformation can be increased in strength by quenching by refrigerant discharge, and therefore, a steel plate that undergoes martensitic transformation or bainite transformation is desirable. It is not always necessary to transform the refrigerant when it is discharged, and it may be transformed after molding.
The method of heating the
In addition, about the site | part which needs post-processes, such as a piercing and a trim, you may mask in a heating furnace etc. previously, and you may lower the cooling start temperature. Alternatively, at the stage of transporting the
本発明に係る熱間プレス成形用金型2は、図4(a)に示すように、ダイス3、パッド5、ダイスホルダー9およびダイベース7を備えた上型と、パンチ4、板押さえ6、パンチホルダー10およびダイベース8を備えた下型とから構成される。ダイスホルダー9はパッドホルダーを、パンチホルダー10は板押さえホルダーをそれぞれ兼ねており、以降は、これら一式をダイセット11と称する。なお、図4(b)は、本発明に係る熱間プレス成形用金型2の構成を明確にするために、ダイスホルダー9とパンチホルダー10を省略して記載した図である。
As shown in FIG. 4A, a hot press molding die 2 according to the present invention includes an upper die having a
図5は本発明に係る冷媒吐出機能および潤滑液供給機能を備える熱間プレス成形用金型2を説明するための断面図である。
なお、図5は、パンチ4に冷媒吐出機能を、ダイス3と板押さえ6に潤滑液供給機能を具備した場合の断面図であるが、これらの機能はダイス3、パッド5、パンチ4および板押さえ6の少なくとも1つに持たせることが望ましい。以下、パンチ4に冷媒吐出機能を、ダイス3と板押さえ6に潤滑液供給機能を持たせた場合について説明する。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a hot press molding die 2 having a refrigerant discharge function and a lubricating liquid supply function according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view in the case where the
本発明に係る熱間プレス成形用金型2は、図5に示すように被成形材たる金属板材1に冷媒を吐出するための複数の冷媒吐出口12と、金型2と金属板材1との摺動部位に潤滑液を供給するための複数の潤滑液供給口30を金型の成形面に形成している。
また、金型内部には、各冷媒吐出口12と連通する管であり第1の弁機構を備える冷媒供給管13と、各潤滑液供給口30と連通する管であり第2の弁機構32を備える潤滑液供給管31を配している。
なお、図5はパンチ4の縦壁部に冷媒吐出口12を形成した例であるが、パンチ4の頂部に形成してもよいし、縦壁部と頂部の両方に形成してもよい。これは、板押さえ6に冷媒吐出口12を形成する場合についても同様である。一方、上型であるダイス3やパッド5に冷媒吐出口12を形成する場合には、底部に形成してもよいし、縦壁部と底部の両方に形成してもよい。
同様に、図5はダイス3の縦壁部と底部、および板押さえ6の頂部に潤滑液供給口30を形成した例であるが、パンチ4の縦壁部や頂部、あるいはパッド5の底部に潤滑液供給口30を形成してもよい。
As shown in FIG. 5, a hot press molding die 2 according to the present invention includes a plurality of refrigerant discharge ports 12 for discharging a refrigerant to a
Further, inside the mold, a pipe communicating with each refrigerant discharge port 12 and having a first valve mechanism, and a pipe communicating with each lubricating
5 shows an example in which the coolant discharge port 12 is formed in the vertical wall portion of the
Similarly, FIG. 5 shows an example in which the lubricating
本発明で用いる冷媒、すなわち、冷媒吐出口12から金属板材1に対して吐出される冷媒としては、難燃性、腐食性から、水、多価アルコール類、多価アルコール類水溶液、ポリグリコール、引火点120℃以上の鉱物油、合成エステル、シリコンオイル、フッ素オイル、滴点120℃以上のグリース、鉱物油、合成エステルに界面活性剤を配合した水エマルションのいずれでもよく、これらの混合物を用いてもよい。
なお、冷媒は、液体でも気体でもよい。冷媒として気体を用いる場合、熱伝達係数が低いので、比較的加工の厳しくない場合や、マルテンサイト変態、ベイナイト変態させない場合に限られる。また、表面の酸化を避けるために活性の低い窒素、CO2、不活性ガスを用いることが望ましい。さらに、冷媒が気体である場合は、成形品や熱間プレス成形用金型2に付着して残ることがないので、不必要な汚れやさびなどを生じさせることが少ないという効果がある。
As the refrigerant used in the present invention, that is, the refrigerant discharged from the refrigerant discharge port 12 to the
The refrigerant may be liquid or gas. When a gas is used as the refrigerant, the heat transfer coefficient is low, so that it is limited to a case where the processing is not relatively severe, or a case where the martensite transformation or the bainite transformation is not performed. Also, it is desirable to use nitrogen, CO 2 , or inert gas with low activity in order to avoid surface oxidation. Furthermore, when the refrigerant is a gas, it does not remain attached to the molded product or the hot press molding die 2, so that there is an effect that unnecessary dirt and rust are less likely to occur.
次に、本発明で用いる固体潤滑剤36について説明する。固体潤滑剤36としては、グラファイト、二硫化モリブデン、チタニア、硫化タングステン、雲母のいずれか1種または2種以上の混合物を用いることができる。このような固体潤滑剤36を加工度の高い金属板材1の部位にあらかじめ固着させてから、ドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形等の延伸加工を含む熱間プレス成形を開始すると、固体潤滑剤36による潤滑効果、すなわち加工度の高い部位における変形集中や摩擦発熱を回避することができ、これにより金属板材1の局所的な減肉や破断ならびにキズの発生を防止することができ、ドロー成形性を向上させることができる。
固体潤滑剤36を金属板材1に固着させるタイミングとしては、プレス成形を開始する前、例えば、加熱した金属板材1を上型と下型の間にセットして位置決めを行った直後に固着させるのが望ましい。金属板材1を熱間プレス成形用金型2の間にセットして位置決めを行った段階においては、加熱した金属板材1が依然として高温状態にあるので、特段の処理を施すことなく、極めて容易に金属板材1に固体潤滑剤36を固着させることができる。すなわち、固体潤滑剤36は金型2の成形面に固着して初めてその潤滑効果を発揮するところ、プレス成形を行うごとに作業者が固体潤滑剤を金型に塗布して固着させる方法では、作業時間が増大して、生産性が大きく低下する。また、作業時間を短縮すべく、あらかじめ金属板材1に固体潤滑剤36を塗布し、これを加熱して固着させようとしても、固体潤滑剤や結合材の分解が生じてしまい、固体潤滑剤の機能を果たすことができない。あるいは、冷媒に固体潤滑剤を混ぜる方法では、固体潤滑剤が冷媒によって洗い流されてしまい、固体潤滑剤の機能を果たすことができない。ところが、金属板材1を金型2の間にセットして位置決めを行った段階においては、加熱した金属板材1が依然として高温状態にあるので、このときに加工度の高い金属板材の部位に固体潤滑剤を分散または溶解させた潤滑液を吐出すると、極めて容易に潤滑液に含まれる固体潤滑剤36を金属板材1に固着させることができる。したがって、加熱した金属板材1を上型と下型の間にセットして位置決めを行い、次いで加工度の高い金属板材の部位、すなわち金属板材と金型との摺動の厳しい部位に、固体潤滑剤36を分散または溶解させた潤滑液を吐出させ、当該潤滑液中に含まれる固体潤滑剤を固着させてから延伸加工を含む熱間プレス成形を開始すると、生産性を阻害することなく、固体潤滑剤による潤滑効果、すなわち加工度の高い部位における変形集中や摩擦発熱を回避することができ、これにより金属板材の局所的な減肉や破断ならびにキズの発生を防止することができる。
固体潤滑剤36を金属板材1に固着させる方法については、前記したように所定の液体に固体潤滑剤36と結合剤を分散または溶解させた潤滑液を、金型2の成形面に形成した潤滑液供給口30または潤滑液供給用スプレーノズルから塗布するのが望ましい。当該潤滑液を吐出またはスプレー塗布することにより、金属板材1の表面に均一に固体潤滑剤36を固着させることができる。また、当該潤滑液供給口30または潤滑液供給用スプレーノズルは潤滑液供給管31と第2の弁機構32を通しているので、適量を適当な部位に供給することができる。さらに、供給するのがプレス加工の直前であるので、金属板材1に酸化ムラを生じさせないようにすることができる。その上、固体潤滑剤36は金属板材1に即座に固着されるので、必要なときまでに冷媒によって洗い流されないで済むという効果も発生する。
Next, the
The timing for fixing the
As for the method of fixing the
次に、本発明で用いる潤滑液について詳細に説明する。当該潤滑液は、前記したように所定の液体に粉末状の固体潤滑剤36と結合剤とを分散または溶解させたものである。
液体としては、水、アルコール、油のいずれか1種または2種以上の液体を用いることができる。このような液体に固体潤滑剤36を分散または溶解させることにより、金型2と金属板材1との摺動部位に固体潤滑剤36が流入しやすくなる。潤滑を必要とする摺動部位に達した潤滑液は、金属板材の熱により液体分が蒸発し、固体潤滑剤36が固着して残る。この固着した固体潤滑剤36によって潤滑効果が発揮される。
結合剤としては、水溶性のものならば特に限定されることはなく、例えば、PVA(ポリビニルアルコール)を用いることができる。結合剤を分散または溶解させることにより、金型2の成形面あるいは金属板材1の表面に固体潤滑剤36が固着しやすくなり、ドロー成形性が向上する。
また、前記液体には、必要に応じて樹脂を含有させることが望ましい。樹脂を含有させることにより、固体潤滑剤36が金型2の成形面あるいは金属板材1の表面に固着しやすくなり、ドロー成形性が向上する。
Next, the lubricating liquid used in the present invention will be described in detail. The lubricating liquid is obtained by dispersing or dissolving a powdered
As the liquid, any one or more of water, alcohol and oil can be used. By dispersing or dissolving the
The binder is not particularly limited as long as it is water-soluble, and for example, PVA (polyvinyl alcohol) can be used. By dispersing or dissolving the binder, the
The liquid preferably contains a resin as necessary. By containing the resin, the
冷媒吐出口12およびこれに連通する冷媒供給管13、ならびに潤滑液供給口30およびこれに連通する潤滑液供給管31は、ドリルによる機械的な穿孔や放電加工による穿孔によって形成することができる。なお、この場合の金型2の材質としては、熱間強度の観点から熱間加工用のダイス鋼を用いるのが望ましい。
また、冷媒供給管13は冷媒吐出口12と連通していれば冷媒吐出機能を果たすため、冷媒吐出口12や冷媒供給管13を金型に穿孔する代わりに、金型内部から外表面に貫通する気孔を有する多孔質金属に冷媒供給管13を接続してもよい。この場合には、肉厚方向に貫通する直径100μm〜1mm、ピッチ100μm〜10mmの孔を複数有する多孔質金属を使用することが望ましい。例えば、図6に示す構成のパンチ4において、中子20をダイス鋼とし、パンチ4を多孔質金属とすれば、微細でピッチの小さな冷媒吐出口12および冷媒供給管13を形成することができる。なお、このような多孔質金属は、粉末を成形後に焼結するか、金属を溶融させた後、温度制御により凝固組織の方向を一定にする一方向凝固によって製造することができる。このとき、潤滑液供給管31は冷媒と混ざらないように別途配設する。
また、図9および図10に示すように、潤滑液供給口30の開口部に潤滑液供給用スプレーノズルを備えてもよい。その際は、潤滑液供給用スプレーノズルと潤滑液供給管31とが連通するように接続する必要がある。金型の成形面に潤滑液供給用スプレーノズルを備えることにより、金型2と金属板材1との摺動部位に対して、あるいは、前記したようにプレス成形開始前の金属板材、特に加工度の高い金属板材の部位に対して均一に潤滑液を配することができる。これにより金属板材1の局所的な減肉や破断ならびにキズの発生を防止することができ、ドロー成形性を向上させることができる。なお、以降は特段の事情のない限り、潤滑液供給用スプレーノズルを備えた潤滑液供給口についても潤滑液供給口30と称する。
The coolant discharge port 12 and the
In addition, since the
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, a lubricant supply spray nozzle may be provided in the opening of the
さらに、図7〜図10に示すように、熱間プレス成形用金型2の成形面に複数の突起部19を形成すれば、金型2と金属板材1との接触面積が減少し、プレス成形中の金型抜熱による被成形材たる金属板材1の過冷却を抑制することができる。逆に被成形材と冷媒との接触面積を増やすことにより、急冷させたい部分に多くの冷媒を接触させ、冷却速度を要求される通りに上げることができる。さらには、成形完了後、下死点で冷媒を吐出した際には、突起部19と金属板材1との間隙に冷媒を循環させることが容易になり、金型2と金属板材1との冷却効率を高めることができる。また、これだけでなく、金型2の熱歪を減少させ、加工精度を上げることができる。
また、金型2の成形面に複数の突起部19を形成することにより、金型2と金属板材1との摺動部位に供給された潤滑液に含まれる固体潤滑剤36が、金型2の成形面に固着しやすくなり、ドロー成形性が向上する。
なお、図7〜図10に例示した突起部19は、金型2の成形面に所定の間隔で設けた円柱状の形状であるが、水平断面の形状は、円状、多角形状、星型形状のいずれかであることが望ましく、垂直断面の形状は、長方形又は台形であることが望ましく、半球状でもよい。
Further, as shown in FIGS. 7 to 10, if a plurality of
Further, by forming a plurality of
7 to 10 have a cylindrical shape provided on the molding surface of the
突起部19は、金型2の成形面の少なくとも一面に形成すれば前記効果を発揮することができるが、双方の成形面に形成してもよい。また、金型2の成形面の一部に設けても全面に設けてもよい。
なお、突起部19は、その形状がプレス成形品に転写されて成形品の表面性状を害することがあるので、突起部周囲の金型部分を除去して窪みを形成するか、図8に示すように突起部形成位置における金型部分に突起部の高さと一致する深さの窪みを形成し、当該窪みに突起部19を形成することが望ましい。
The
In addition, since the shape of the
突起部19の面積率は、金型2の成形面の1〜90%であることが望ましい。1%未満では被成形材に突起部19の形状が転写し易く、90%を超える場合は突起部19の間隙が狭く、圧力損失が大きくなり冷媒が充填又は流動できないため、冷却効率が低下する。また、供給された潤滑液が充填又は流動できないため、金型2と金属板材1との摺動部位に固形潤滑剤36を固着させるのが困難となる。
突起部19の水平断面形状が円状である場合には突起部19の直径、多角形状又は星型形状である場合には突起部の外接円の直径が10μm〜5mmであることが望ましい。突起部の直径又は外接円の直径が10μm未満では突起部の摩耗が大きく、長期間にわたり効果を発揮することができず、5mmを超える場合は均一に冷却することができない。
突起部19の高さは、5μm〜1mmであることが望ましい。突起部の高さが5μm未満では被成形材との隙間が小さすぎるため、金型2と金属板材1の間に冷媒または潤滑剤を循環させることが困難であり、1mmを越す場合は隙間が過大となり、冷媒の熱伝導による冷却速度が低下する。
The area ratio of the
When the horizontal cross-sectional shape of the
As for the height of the
突起部19は、電解加工、化学エッチング、放電加工、めっき法等によって形成することができる。
化学エッチングは、可視光硬化型感光性樹脂を金型表面に塗布、乾燥した後、可視光を遮断するマスクで被覆して可視光を照射し、照射部を硬化させ、硬化部以外の樹脂を有機溶剤により除去する方法である。例えば、塩化ナトリウム水溶液等のエッチング液に金型表面を1〜30分程度浸漬し、エッチングすればよい。突起部の直径又はピッチは可視光を遮断するマスクの形状によって適宜選択することが可能であり、突起部の高さはエッチング時間によって適宜調整することができる。
放電加工は、目的とする突起部形状を反転させた凹部を表面パターンとして有する銅電極を金型に対向して設置し、電流ピーク値、パルス幅を変え、直流パルス電流を流す加工方法である。好ましい電流値は2〜100A、パルス幅は2〜1000μsecであり、金型材質、及び所望の突起部形状に応じて、適宜調整すればよい。
めっき法の場合、半球状突起部の直径を10μm以上とするため、めっきの厚みを10μm以上とすることが好ましく、上限は剥離を防止するため80μm以下とすることが望ましい。めっき層は、アルカリ脱脂し、めっき液中で金型を陽極として電解処理する電解エッチングを行った後、所定の浴温、電流密度で形成することができる。なお、クロムめっきの場合はクロムめっき液中で、電流密度1〜200A/dm2程度、浴温30〜60℃程度、NiWめっきの場合は、NiWめっき液中、電流密度1〜100A/dm2程度、浴温30〜80℃程度の条件にすれば、10〜80μmの厚みのめっき層を設けることができる。なお、半球状凸形状を有するめっき層を形成するには、例えば、電流密度を段階的に増加させた後、一定電流密度でめっきすればよい。
The
In chemical etching, a visible light curable photosensitive resin is applied to the mold surface, dried, then covered with a mask that blocks visible light, irradiated with visible light, the irradiated part is cured, and a resin other than the cured part is applied. This is a method of removing with an organic solvent. For example, the mold surface may be immersed in an etching solution such as a sodium chloride aqueous solution for about 1 to 30 minutes and etched. The diameter or pitch of the protrusions can be appropriately selected depending on the shape of the mask that blocks visible light, and the height of the protrusions can be appropriately adjusted depending on the etching time.
Electric discharge machining is a machining method in which a copper electrode having a concave portion in which a target protrusion shape is inverted as a surface pattern is placed facing a mold, a current peak value and a pulse width are changed, and a DC pulse current is passed. . A preferable current value is 2 to 100 A, a pulse width is 2 to 1000 μsec, and the current value may be appropriately adjusted according to the mold material and the desired protrusion shape.
In the case of the plating method, in order to make the diameter of the
さらには、図10に示すように熱間プレス成形用金型2の内部に加熱手段35を1または2以上備えることにより、成形面への固体潤滑剤36の固着を促進させることができる。例えば、図9および図10は金型内部に備えた左半分の加熱手段35による加熱によって成形面の左半分のみに固体潤滑剤36を固着させた場合の模式図であるが、このように金型内部に備えた加熱手段35を制御することによって、必要な範囲にのみ固体潤滑剤36を固着させることができる。
なお、加熱手段35としては、通電加熱、赤外線ヒートビーム、レーザービーム、誘導加熱等があるが電熱ヒータが望ましい。
Furthermore, as shown in FIG. 10, by providing one or more heating means 35 inside the hot press molding die 2, the
As the heating means 35, there are energization heating, infrared heat beam, laser beam, induction heating, etc., but an electric heater is desirable.
図7および図8に示すように熱間プレス成形用金型2の成形面に複数の冷媒回収口17を形成し、内部に冷媒回収口17と連通する冷媒回収管18を配することにより、金属板材1に吐出した冷媒を効率よく回収することができる。さらには、冷媒回収管18から真空発生装置等の吸引手段により冷媒を回収することにより冷却効率を向上させることができる。これは、気化しきれなかった冷媒は、金型2の成形面に沿って、例えば、突起部19の底部に付着するか溜まって当該付着部等における冷却に寄与するが、付着したあるいは溜まったままの状態であると、新たに冷媒を吐出したときに当該付着部等における熱伝達係数αが冷媒が残存していないときと比較すると低下してしまうことに起因するものである。このため、冷媒吐出後においては、真空発生装置等の吸引手段により気化しきれなかった冷媒を回収することが望ましく、これにより冷却効率および熱伝達係数αの制御を向上させることができる。さらには、固着しきれなかったまたは潤滑の役目を終えて剥離した固体潤滑剤36を効率よく回収することができる。
なお、冷媒回収口17および冷媒回収管18は、前記した冷媒吐出口12や冷媒供給管13と同様の方法により形成することができる。また、冷媒回収口17はパンチ4の頂部に設けてもよいし、縦壁部と頂部の両方に設けてもよい。これは、板押さえ6に冷媒回収口17を設ける場合についても同様である。一方、上型であるダイス3やパッド5に冷媒回収口17を設ける場合には、底部に設けてもよいし、縦壁部と底部の両方に設けてもよいが、縦壁部に設けた方が被成形材に吐出した冷媒を効率よく回収することができる。
As shown in FIGS. 7 and 8, a plurality of
The
次に、冷媒供給管13が備える第1の弁機構、すなわち、開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の各機能について説明する。
一般に冷媒による冷却能力については熱伝達係数αを用いて表すことができ、当該熱伝達係数α、冷媒の吐出量Q、吐出流速U、吐出圧力Pおよび吐出時間Tとの関係は以下の式により表すことができる。なお、f、g、hは、それぞれ関数を表し、例えば、熱伝達係数αは冷媒の吐出量Qの関数として成立することを示す。
熱伝達係数α =f(冷媒の吐出量Q) ・・・ (1)
冷媒の吐出量Q =g(吐出流速U、吐出時間T) ・・・ (2)
吐出流速U =h(吐出圧力P) ・・・ (3)
Next, functions of the first valve mechanism provided in the
In general, the cooling capacity by the refrigerant can be expressed using a heat transfer coefficient α, and the relationship between the heat transfer coefficient α, the refrigerant discharge amount Q, the discharge flow rate U, the discharge pressure P, and the discharge time T is expressed by the following equation. Can be represented. Note that f, g, and h represent functions, for example, that the heat transfer coefficient α is established as a function of the refrigerant discharge amount Q.
Heat transfer coefficient α = f (refrigerant discharge amount Q) (1)
Refrigerant discharge amount Q = g (discharge flow velocity U, discharge time T) (2)
Discharge flow rate U = h (discharge pressure P) (3)
すなわち、本発明は、冷媒供給管13が備える開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の少なくとも1つの弁によって、冷媒の吐出量Q、吐出流速U、吐出圧力P、吐出時間T、および吐出タイミングから選択される1又は2以上のパラメータを制御し、これにより前記熱伝達係数を制御するものである。すなわち、本発明においては、必ずしも開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の3種類の弁を設ける必要がなく、1つの弁によって当該機能を達成することができる。ただし、開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の3種類の弁を設けることにより、前記パラメータの制御が容易となるので、開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の3種類の弁を設けることが望ましい。
なお、前記弁は応答性を良好に保つために冷媒吐出口12に近い金型内部に内蔵してもよいが、弁の調整を行うたびに金型を分解する手間を要するため、ダイセット11に設置することが望ましい。
That is, according to the present invention, the refrigerant discharge amount Q, the discharge flow rate U, the discharge pressure P, the discharge time T, the at least one of the on-off
The valve may be built in the mold close to the refrigerant discharge port 12 in order to keep the responsiveness good. However, it takes time to disassemble the mold every time the valve is adjusted. It is desirable to install in.
また、前記したように本発明は、少なくとも1つの弁によって冷媒の吐出量Q、吐出流速U、吐出圧力P、吐出時間T、および吐出タイミングから選択される1又は2以上のパラメータを制御することにより、冷媒吐出による熱伝達係数αを制御するものであるが、当該制御を各冷媒吐出口毎に行えば、金型2の成形面に形成した複数の冷媒吐出口12からの冷媒吐出による冷却の熱伝達係数αを自在に可変することが可能となり、被成形材各部の強度を任意に制御することができるので、金属板材1の局所的な減肉や破断を生ずることなく、次々と強度の低い部分を伸ばしていくことができ、これによって金属板材各部の伸びや板厚を自在に制御することが可能となる。
さらには、柱状のプレス製品を成形する場合には、パンチ押し込み量が同一となる位置関係にある複数の冷媒吐出口12からの冷媒吐出をグループ化してグループ毎に制御すれば、成形性を向上させることが可能である。また、グループ化することによって、制御の効率化も図ることができる。
Further, as described above, the present invention controls one or more parameters selected from the refrigerant discharge amount Q, the discharge flow rate U, the discharge pressure P, the discharge time T, and the discharge timing by at least one valve. Thus, the heat transfer coefficient α by the refrigerant discharge is controlled. If this control is performed for each refrigerant discharge port, cooling by the refrigerant discharge from the plurality of refrigerant discharge ports 12 formed on the molding surface of the
Furthermore, when forming a columnar press product, the moldability can be improved by grouping and controlling the refrigerant discharge from a plurality of refrigerant discharge ports 12 in the positional relationship where the punch push-in amount is the same. It is possible to make it. In addition, control efficiency can be improved by grouping.
潤滑液供給管31が備える第2の弁機構32については特に限定されるものではなく、冷媒供給管13が備える開閉弁14と同等の弁を用いることができる。
なお、前記弁は応答性を良好に保つために潤滑液供給口30に近い金型内部に内蔵してもよいが、弁の調整を行うたびに金型を分解する手間を要するため、ダイセット11に設置することが望ましい。
The
The valve may be built in the mold close to the lubricating
次に、冷媒供給管13が備える第1の弁機構を制御して各冷媒吐出口12からの冷媒吐出を制御する第1の制御装置23について説明する。なお、当該第1の制御装置23は、図11に示すように、前記した熱間プレス成形用金型2とともに、本発明に係る熱間プレス成形装置38を構成する要素の1つである。
第1の制御装置23としては、特に限定されるものではなく、前記冷媒供給管13が備える開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の開閉を制御できるものであれば、機械的、電子的手段を問わず、あるいはこれらを複合させた手段であってもよい。例えば、これらの弁機構にリレースイッチを採用し、当該リレースイッチの開閉(オン・オフ)を計算機(コンピュータ)により制御することにより、前記冷媒供給管13と連通する冷媒吐出口12からの冷媒吐出、結果的には当該冷媒吐出口12における熱伝達係数αを調整することができる。
Next, the
The
また、冷媒吐出口12からの冷媒吐出タイミングは、パンチ押し込み量(ストローク位置とも言う)と同期させることが望ましいため、パンチ押し込み量を示す計測データあるいはこれに相当する信号(ストローク信号39)を、第1の制御装置23に入力することが望ましい。これにより、前記冷媒供給管13に備えた開閉弁14、流量調整弁15および圧力調整弁16の各弁をパンチ押し込み量と同期させて制御することが可能となり、前記冷媒供給管13と連通する冷媒吐出口12からの冷媒吐出をパンチ押し込み量と同期させることが可能となる。
また、柱状のプレス製品を成形する場合には、パンチ押し込み量が同一となる位置関係にある複数の冷媒吐出口12における冷媒吐出を同一にすることにより成形性が向上するので、この場合には、パンチ押し込み量が同一となる位置関係にある複数の冷媒吐出口12と連通する冷媒供給管13の開閉弁等の制御を同一にすることが望ましい。
Moreover, since it is desirable that the refrigerant discharge timing from the refrigerant discharge port 12 is synchronized with the punch pressing amount (also referred to as a stroke position), measurement data indicating the punch pressing amount or a signal (stroke signal 39) corresponding thereto is obtained. Input to the
In the case of forming a columnar press product, the formability is improved by making the refrigerant discharge at the plurality of refrigerant discharge ports 12 in the positional relationship where the punch push-in amount is the same, in this case, It is desirable to make the control of the on-off valve and the like of the
潤滑液供給管31が備える第2の弁機構32を制御して、潤滑液供給管31への潤滑液の供給を制御する第2の制御装置37としても特に限定されるものではなく、第2の弁機構32の開閉を制御できるものであれば、機械的、電子的手段を問わず、あるいはこれらを複合させた手段であってもよい。なお、当該第2の制御装置37も、図11に示すように、前記した熱間プレス成形用金型2とともに、本発明に係る熱間プレス成形装置38を構成する要素の1つである。
また、潤滑液供給管31への潤滑液の供給、ひいては潤滑液供給口30からの潤滑液供給タイミングは、パンチ押し込み量(ストローク位置とも言う)と同期させることが望ましいため、図11に示すようにストローク信号39を第2の制御装置37に入力することが望ましい。これにより、パンチ押し込み量と同期させて第2の弁機構32を制御することが可能となり、潤滑液供給口30からの潤滑液の供給をパンチ押し込み量と同期させることが可能となる。
また、柱状のプレス製品を成形する場合には、パンチ押し込み量が同一となる位置関係にある複数の潤滑液供給口30における潤滑液供給を同一にすることにより成形性が向上するので、この場合には、パンチ押し込み量が同一となる位置関係にある複数の潤滑液供給口30と連通する潤滑液供給管31が備える第2の弁機構32の制御を同一にすることが望ましい。
The
Further, since it is desirable to synchronize the supply timing of the lubricating liquid to the lubricating liquid supply pipe 31 and the supply timing of the lubricating liquid from the lubricating
Further, in the case of forming a columnar press product, the formability is improved by making the lubricating liquid supply in the plurality of lubricating
すなわち、本発明に係る熱間プレス成形装置38は、図11に示すように、冷媒吐出機能および潤滑液供給機能を備える熱間プレス成形用金型2と、当該金型2が備える第1の弁機構を制御して各冷媒吐出口12からの冷媒吐出を制御する第1の制御装置23と、当該金型2が備える第2の弁機構32を制御して潤滑液供給管31への潤滑液の供給を制御する第2の制御装置37を有する。
このため、ドロー成形性の向上に有効な固体潤滑剤36による潤滑効果は固体潤滑剤の消耗によって消滅してしまうところ、第2の制御装置37を有する本発明に係る熱間プレス成形装置38によれば、たとえ成形開始後から成形完了までのプレス成形中であっても、熱間プレス成形用金型2の成形面に形成した潤滑液供給口30から、熱間プレス成形用金型2と金属板材1との摺動部位に対して、生産性を阻害することなく潤滑液を供給することができる。
また、熱間プレス成形用金型2と金属板材1との摺動部位、特に加工度の高い摺動部位は、プレス成形の進捗、例えばパンチ押し込み量に従って位置が変化するところ、第2の制御装置37を有する本発明に係る熱間プレス成形装置38によれば、たとえ成形開始後から成形完了までのプレス成形中であっても、プレス成形の進捗に従って位置が変化する摺動部位に対して、生産性を阻害することなく潤滑液を供給することができる。
なお、前記したように加熱した金属板材1を上型と下型の間にセットして位置決めを行い、次いで加工度の高い金属板材の部位、すなわち金属板材1と金型2との摺動の厳しい部位に、固体潤滑剤36を分散または溶解させた潤滑液を吐出させ、当該潤滑液中に含まれる固体潤滑剤を固着させてから延伸加工を含む熱間プレス成形を開始すると、生産性を阻害することなく、固体潤滑剤による潤滑効果、すなわち加工度の高い部位における変形集中や摩擦発熱を回避することができ、これにより金属板材の局所的な減肉や破断ならびにキズの発生を防止することができ、ドロー成形性が向上するところ、当該プレス成形開始前における固体潤滑剤の固着処理についても、当該第2の制御装置37を用いて実現できることは言うまでもない。
すなわち、第2の制御装置37を有する本発明に係る熱間プレス成形装置38によれば、プレス成形開始前であっても成形開始後から成形完了までのプレス成形中であっても固体潤滑剤36による潤滑効果を常に発揮させることができるので、プレス成形の特徴である高い生産性を維持しながら、従来の熱間プレス成形技術では実現できなかった熱間プレスによるドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を行うことができる。
That is, as shown in FIG. 11, the hot
For this reason, the lubrication effect by the
In addition, the position of the sliding portion between the hot press-
As described above, the
That is, according to the hot
また、前記したようにプレス成形に伴う伸びにより板厚が減少する部分の位置についてはあらかじめ行う実験によって特定することができるところ、第1の制御装置23を有する本発明に係る熱間プレス成形装置38によれば、図2に示すように、伸びにより板厚が減少する部分Aの温度を冷媒吐出口12からの冷媒吐出により強制的に下げることができ、当該部分Aの変形抵抗を強制的に上げることができる。そして、当該部分Aよりも相対的に変形抵抗の低い他の部分Bを延伸加工することができる。また、これにより伸びが生じて板厚が薄くなる当該部分Bに対しては冷媒吐出口12からの冷媒吐出により当該部分Bの温度を強制的に下げることができ、当該部分Bの変形抵抗を強制的に上げることができる。そして、当該部分Bよりも相対的に変形抵抗の低いほかの部分Cを延伸加工することができる。
すなわち、第1の制御装置23を有する本発明に係る熱間プレス成形装置38によれば、たとえ成形開始後から成形完了までのプレス成形中であっても、熱間プレス成形用金型2の成形面に形成した複数の冷媒吐出口12から、金属板材1の少なくとも一部分、例えば、成形に伴う伸びにより板厚が薄くなる部分に対して冷媒を吐出することにより、当該部分の変形抵抗を上げ、次々と変形抵抗の低い部分を延伸加工することができるので、プレス成形の特徴である高い生産性を維持しながら、従来の熱間プレス成形技術では実現できなかったドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を行うことができる。
Further, as described above, the position of the portion where the plate thickness decreases due to the elongation accompanying press forming can be specified by an experiment performed in advance, and the hot press forming apparatus according to the present invention having the
That is, according to the hot
また、第1の制御装置23を有する本発明に係る熱間プレス成形装置38によれば、たとえ成形開始後から成形完了までのプレス成形中であっても、図3に示すように、金型2の成形面に形成した冷媒吐出口12からの冷媒吐出により伸びを生じさせたくない部分Dの変形抵抗をあらかじめ強制的に上げておき、当該部分Dよりも相対的に変形抵抗の低い他の部分Eを延伸加工し、これにより伸びが生じて板厚が薄くなる部分Eに対しては冷媒吐出により新たに強制的に変形抵抗を上げ、当該部分Eよりも相対的に変形抵抗の低い他の部分Fを延伸加工するという操作を行うことができるので、当該操作を繰り返すことにより、被成形材たる金属板材1の局所的な減肉や破断を生ずることなく、次々と変形抵抗の低い部分を延伸加工することができる。
すなわち、第1の制御装置23を有する本発明に係る熱間プレス成形装置38によれば、プレス成形の特徴である高い生産性を維持しながら、従来の熱間プレス成形技術では実現できなかった熱間プレスによるドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を行うことができる。
Further, according to the hot
That is, according to the hot
さらには、第1の制御装置23を有する本発明に係る熱間プレス成形装置38によれば、熱間プレス成形用金型2の成形面に形成した冷媒吐出口12からの冷媒吐出により、金属板材各部の冷却速度を自在に可変することができるので、プレス成形品各部の強度を目的に合わせて任意に設定することができる。
特に、プレス成形後に、熱間プレス成形用金型2の成形面に形成した冷媒吐出口12から、プレス成形した金属板材1の所定の部位に対して冷媒を吐出して急冷することにより、当該所定の部位の高強度化を図ることができる。例えば、当該所定の部位が強度が必要な部位である場合には、冷却速度を上昇させることによりマルテンサイト変態またはベイナイト変態による高強度化を図ることができる。一方、当該所定の部位が穴加工(ピアス)や切断加工(トリム)等の後加工が必要な部位である場合には、冷却速度を弱めることにより焼入れ硬度を低下させることもできる。
Furthermore, according to the hot
In particular, after the press molding, from the coolant discharge port 12 formed on the molding surface of the hot press molding die 2, the coolant is discharged to a predetermined part of the press-molded
すなわち、第1の制御装置23および第2の制御装置37を有する本発明に係る熱間プレス成形装置38によれば、プレス成形の特徴である高い生産性を維持しながら、従来の熱間プレス成形技術では実現できなかった熱間プレスによるドロー成形や曲率の厳しいフォーム成形を行うことができるとともに、プレス成形品各部の強度を目的に合わせて任意に設定することができる。
That is, according to the hot
1 金属板材 2 熱間プレス成形用金型
3 ダイス 4 パンチ
5 パッド 6 板押さえ
7 ダイベース(上型) 8 ダイベース(下型)
9 ダイスホルダー 10 パンチホルダー
11 ダイセット 12 冷媒吐出口
13 冷媒供給管 14 開閉弁
15 流量調整弁 16 圧力調整弁
17 冷媒回収口 18 冷媒回収管
19 突起部 20 中子
21 シール 22 金型全体冷却部
23 第1の制御装置
30 潤滑液供給口(潤滑液供給用スプレーノズル)
31 潤滑液供給管
32 第2の弁機構 35 加熱手段
36 固体潤滑剤 37 第2の制御装置
38 熱間プレス成形装置 39 ストローク信号
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
31
Claims (11)
金型の成形面に複数の冷媒吐出口と潤滑液供給口を備え、
金型内部に各冷媒吐出口と連通する管であり第1の弁機構を備える冷媒供給管と、
各潤滑液供給口と連通する管であり第2の弁機構を備える潤滑液供給管を配したことを特徴とする熱間プレス成形用金型。
A hot press molding die comprising an upper mold and a lower mold for press-molding a heated metal plate material,
Equipped with a plurality of coolant discharge ports and lubricating liquid supply ports on the molding surface of the mold,
A refrigerant supply pipe which is a pipe communicating with each refrigerant discharge port inside the mold and includes a first valve mechanism;
A hot press molding die characterized in that a lubricating liquid supply pipe provided with a second valve mechanism is provided that communicates with each lubricating liquid supply port.
The hot press molding die according to claim 1, wherein a spray nozzle is provided in the lubricating liquid supply port.
3. The hot press molding die according to claim 1, further comprising a heating unit that promotes adhesion of the solid lubricant to the molding surface inside the die.
金型内部に各冷媒回収口と連通する冷媒回収管を配したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱間プレス成形用金型。
Equipped with multiple coolant recovery ports on the molding surface of the mold,
The hot press molding die according to any one of claims 1 to 3, wherein a refrigerant recovery pipe communicating with each refrigerant recovery port is arranged inside the die.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱間プレス成形用金型と、
前記熱間プレス成形用金型が備える第1の弁機構を制御して各冷媒吐出口からの冷媒吐出を制御する第1の制御装置と、
前記熱間プレス成形用金型が備える第2の弁機構を制御して各潤滑液供給管への潤滑液の供給を制御する第2の制御装置を有することを特徴とする熱間プレス成形装置。
A hot press molding apparatus for molding a heated metal plate material using a hot press molding die composed of an upper mold and a lower mold,
A hot press molding die according to any one of claims 1 to 4,
A first control device that controls a first valve mechanism provided in the hot press molding die to control refrigerant discharge from each refrigerant discharge port;
A hot press molding apparatus comprising a second control device that controls a second valve mechanism provided in the hot press molding die to control supply of the lubricating liquid to each lubricating liquid supply pipe. .
加熱した金属板材を上型と下型の間にセットして位置決めを行い、
加工度の高い金属板材の部位に潤滑液を吐出させ、
前記潤滑液中に含まれる固体潤滑剤を固着させてから、
延伸加工を含むプレス成形を開始することを特徴とする熱間プレス成形方法。
A hot press molding method for molding a heated metal plate material using a hot press molding die composed of an upper mold and a lower mold,
Set the heated metal plate between the upper mold and the lower mold and perform positioning.
The lubricating liquid is discharged to the part of the metal plate material with a high degree of processing,
After fixing the solid lubricant contained in the lubricating liquid,
A hot press molding method characterized by starting press molding including stretching.
The hot press molding method according to claim 6, wherein the solid lubricant is any one of graphite, molybdenum disulfide, titania, tungsten sulfide, and mica, or a mixture of two or more thereof.
前記固体潤滑剤と結合剤とを水、アルコール、油のいずれか1種または2種以上の液体に分散または溶解させた潤滑液を、
熱間プレス成形用金型の成形面に形成した潤滑液供給口または潤滑液供給用スプレーノズルから、
プレス成形の進捗に従って位置が変化する熱間プレス成形用金型と金属板材との摺動部位に対して供給することを特徴とする請求項6または7に記載の熱間プレス成形方法。
During press molding from the start of molding to the completion of molding,
A lubricating liquid in which the solid lubricant and the binder are dispersed or dissolved in one or more liquids of water, alcohol, and oil;
From the lubricating liquid supply port or the lubricating liquid supply spray nozzle formed on the molding surface of the hot press molding die,
The hot press molding method according to claim 6 or 7, wherein the hot press molding method is supplied to a sliding portion between a hot press molding die and a metal plate material whose position changes in accordance with the progress of press molding.
熱間プレス成形用金型の成形面に形成した冷媒吐出口から、
金属板材の少なくとも一部分に対して、
冷媒を吐出することにより当該部分の変形抵抗を上げ、当該部分よりも変形抵抗の低い部分を延伸加工し、これにより板厚が薄くなる部分については前記操作を繰り返すことにより、次々と変形抵抗の低い他の部分を延伸加工して成形加工を行うことを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の熱間プレス成形方法。
During press molding from the start of molding to the completion of molding,
From the refrigerant outlet formed on the molding surface of the hot press molding die,
For at least part of the metal plate,
By discharging the refrigerant, the deformation resistance of the part is increased, the part having a lower deformation resistance than the part is stretched, and the part where the plate thickness is reduced by repeating the above operation, the deformation resistance is successively increased. The hot press molding method according to any one of claims 6 to 8, wherein the other low part is stretched to perform molding.
熱間プレス成形用金型の成形面に形成した冷媒吐出口から、
金属板材の成形に伴う伸びにより板厚が薄くなる部分と成形に伴う伸びが不要な部分のいずれか一方又は両方に対して、
冷媒を吐出することにより当該部分の変形抵抗を上げ、当該部分よりも変形抵抗の低い部分を延伸加工し、これにより板厚が薄くなる部分については前記操作を繰り返すことにより、次々と変形抵抗の低い他の部分を延伸加工して成形加工を行うことを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の熱間プレス成形方法。
During press molding from the start of molding to the completion of molding,
From the refrigerant outlet formed on the molding surface of the hot press molding die,
For either one or both of the part where the plate thickness is reduced by the elongation associated with the molding of the metal plate material and the part where the elongation associated with the molding is unnecessary,
By discharging the refrigerant, the deformation resistance of the part is increased, the part having a lower deformation resistance than the part is stretched, and the part where the plate thickness is reduced by repeating the above operation, the deformation resistance is successively increased. The hot press molding method according to any one of claims 6 to 8, wherein the other low part is stretched to perform molding.
熱間プレス成形用金型の成形面に形成した冷媒吐出口から、
プレス成形した金属板材の所定の部位に対して、
冷媒を吐出して当該所定の部位を急冷することにより、
当該所定の部位の高強度化を図ることを特徴とする請求項6〜10のいずれか1項に記載の熱間プレス成形方法。
After press molding,
From the refrigerant outlet formed on the molding surface of the hot press molding die,
For a given part of the press-molded metal plate,
By rapidly cooling the predetermined part by discharging the refrigerant,
The hot press molding method according to any one of claims 6 to 10, wherein the strength of the predetermined part is increased.
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