JP5286522B2 - ホットプレス用成形金型装置及びホットプレス成形方法 - Google Patents
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Description
本発明は、素材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱された前記素材を低温（例えば常温）の成形金型によってプレス成形すると共に焼入れ硬化させる過程において、前記素材の所定位置に孔明け加工を施すホットプレス用成形金型装置及びホットプレス成形方法に関する。
この種のホットプレス用成形金型装置及びホットプレス加工方法は、一般に自動車のドアインパクトビーム或いはセンターピラー等の車体部品などのプレス成形品をプレス成形する場合に用いられており、これらのプレス成形品には、通常車体への取付け等のために孔部が形成されている。
そこで、従来の車体部品などのプレス成形品においては、車体等の軽量化のために鋼板の強度を向上させるべく、ホットプレス用成形金型を用いて、焼入れ温度まで加熱された素材を低温の成形金型を用いてプレス成形すると共に焼入れ硬化させることによって製作するようにしていた。
そして、かかるプレス成形及び焼入れ硬化後に、素材を別の孔明け機械を使用して、所定の箇所に孔明けを行うことにより、プレス成形品を完成していた。
しかしながら、素材への孔明け作業が焼入れ硬化した素材に孔明け用工具を使用して行われるために、孔明け用工具の摩耗が激しく、刃研ぎ作業を頻繁に行う必要があると共に、孔明け用工具寿命も短くなって頻繁に新しいものと交換する必要があった。
そこで、従来かかる課題を解決すべく、ホットプレス用成形金型により素材へのプレス成形及び焼入れ作業の過程において、素材が未だ充分に硬化されていない点に鑑み、ホットプレス用成形金型に孔明け用工具としてのピアスポンチを設置して、当該ピアスポンチを使用して、素材への孔明け作業を行うようにしていた（特許文献１及び特許文献２参照）。
特開２００３−３２８０３１号公報
特開２００５−３４８２５３号公報
しかしながら、上記従来のホットプレス用金型によれば、予め加熱された状態にある素材に、孔明け用工具により孔明け作業を施すことから、焼入れ硬化後の素材には当然ながら収縮作用が起こることになり、この結果、穿孔した孔内に嵌合されたままとなっている孔明け用工具に素材が食い込み、結果としてやはり、孔明け用工具の摩耗を激しくして寿命を短くすると共に成形後のプレス成形品側にも傷をつけてしまうこともあった。
そこで、本発明は、かかる点に鑑み、プレス成形すると共に焼入れ硬化させる過程において、素材に孔明け加工を施したとしても、孔明け用工具の素材への食い込みを防止して孔明け用工具の長寿命化を果すべくなしたホットプレス用成形金型及びホットプレス成形方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明のホットプレス用成形金型装置は、素材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱された前記素材を低温の成形金型によってプレス成形すると共に焼入れ硬化させる過程において、前記素材の所定位置に孔明け加工を施すように構成したホットプレス用成形金型装置であって、前記成形金型は、孔加工用の孔明け用工具が装着された上型ホルダー及び該上型ホルダーに対してパッドリテーナーを介して相対的に移動可能に設置され且つ前記孔加工用の孔明け用工具が出入り可能に嵌合するパッド側嵌合孔を形成したパッドを有して構成される上型と、前記孔加工用工具が嵌合する下型ダイ側嵌合孔が形成された下型ダイを有する下型と、により構成しており、前記上型における前記上型ホルダーと前記パッドとの間に、弾性的に伸縮可能に構成されたクッション手段を配設すると共に、前記パッドにおける前記上型ホルダーとの対向面に剛体スペーサーを設置しており、更に前記上型ホルダーの成形面における前記パッド側嵌合孔又は前記下型ダイの成形面における前記下型ダイ側嵌合孔のうちどちらか一方を囲繞するように、凸状成形部が形成されているとともに、他方を囲繞するように前記凸状成形部が嵌合する凹状成形部を形成して、前記剛体スペーサーを前記パッドに当接させた状態で前記凸状成形部を前記凹状成形部内に嵌合させることにより前記素材に所定形状の突状部をプレス成形すると共に焼入れ硬化過程を終了する前に、前記パッド及び下型ダイとの間で前記クッション手段を収縮させながら前記孔明け用工具により前記凹状成形部内において前記素材に予備的な形状の突状部を形成すると共に、前記孔加工用工具により前記素材に孔部を形成するように構成したことを特徴とするものである。
又、上記目的を達成するために、本発明のホットプレス成形方法は、素材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱された前記素材を低温の成形金型によって成形すると共にプレス焼入れ硬化させる過程において、前記素材の所定位置に孔明け加工を施すためのホットプレス成形方法であって、
前記成形金型を、孔加工用工具が装着された上側ホルダー及び該上型ホルダーに対してパッドリテーナーを介して相対的に移動可能に設置され且つ前記孔加工用工具が出入り可能に嵌合するパッド側嵌合孔を形成したパッドを有して構成される上型と、前記孔加工用工具が嵌合する下型ダイ側嵌合孔が形成された下型ダイを有する下型と、により構成すると共に、前記上型ホルダーの成形面における前記パッド側嵌合孔又は前記下型ダイの成形面における前記下型ダイ側嵌合孔のうちどちらか一方を囲繞するように、凸状成形部が形成され、他方を囲繞するように前記凸状成形部が嵌合する凹状成形部を形成した場合に、前記パッドにおける前記上型ホルダーに対向する面に設置した剛体スペーサーを前記パッドに当接させた状態で前記凸状成形部を前記凹状成形部内に嵌合させることにより前記素材に所定形状の突状部をプレス成形すると共に焼入れ硬化過程を終了する前に、前記パッド及び下型ダイとの間で、前記上型における前記上型ホルダーとの間に配設され且つ弾性的に伸縮可能に構成されたクッション手段を収縮させながら前記孔明け用工具により前記凹状成形部内において前記素材に予備的な形状の突状部を形成すると共に、前記孔明け用工具により前記素材に孔部を形成するようにしたことを特徴とするものである。
前記成形金型を、孔加工用工具が装着された上側ホルダー及び該上型ホルダーに対してパッドリテーナーを介して相対的に移動可能に設置され且つ前記孔加工用工具が出入り可能に嵌合するパッド側嵌合孔を形成したパッドを有して構成される上型と、前記孔加工用工具が嵌合する下型ダイ側嵌合孔が形成された下型ダイを有する下型と、により構成すると共に、前記上型ホルダーの成形面における前記パッド側嵌合孔又は前記下型ダイの成形面における前記下型ダイ側嵌合孔のうちどちらか一方を囲繞するように、凸状成形部が形成され、他方を囲繞するように前記凸状成形部が嵌合する凹状成形部を形成した場合に、前記パッドにおける前記上型ホルダーに対向する面に設置した剛体スペーサーを前記パッドに当接させた状態で前記凸状成形部を前記凹状成形部内に嵌合させることにより前記素材に所定形状の突状部をプレス成形すると共に焼入れ硬化過程を終了する前に、前記パッド及び下型ダイとの間で、前記上型における前記上型ホルダーとの間に配設され且つ弾性的に伸縮可能に構成されたクッション手段を収縮させながら前記孔明け用工具により前記凹状成形部内において前記素材に予備的な形状の突状部を形成すると共に、前記孔明け用工具により前記素材に孔部を形成するようにしたことを特徴とするものである。
上記のように構成する本発明によれば、孔明け用工具により凹状成形部内において形成された突状部が予備的な形状のうちに孔部を穿孔し、しかる後に凸状成形部及び凹状成形部によって所定形状の突状部を形成するようにしたことから、所定形状の突状部を形成する際に予め穿孔した孔径を拡大させることができて、孔明け用工具の素材への食い込みを防止でき、孔明け用工具の長寿命化を果すことができる。
以下、図を用いて、本発明を実施するための最良の実施の形態について、説明する。
図１はホットプレス用成形金型装置を用いて製作されたプレス成形品の縦断面図、図２は本発明に係る一実施例によるホットプレス成形金型装置の要部を描画した縦断面図、図３は図２に示すホットプレス成形金型装置において、プレス成形品を製作すべく素材をセットした状態を描画した説明図、図４は同じく孔明け用工具としてのピアスポンチにより素材への穿孔作業直前を描画して説明図、図５は同じく孔明け用工具としてのピアスポンチによる素材への穿孔作業が完了した状態を描画した説明図、図５は同じく凸状成形部及び前記凹状成形部により素材に所定形状の突状部を形成した状態を描画した説明図、図７は図６の要部を拡大して描画した説明図である。
先ず、図１において、本発明に係る実施例によるホットプレス用成形金型装置により成形するプレス成形品１について説明する。
かかるプレス成形品１は、基本的な形状が平板状を呈するとともに、その略中央部に突状部２が形成されており、更に、突状部２のやはり略中央部に孔部としての孔部３を穿孔することにより構成するものである。
そこで、本発明の一実施例を採用したプレス用成形金型４は、上型５と下型６とを有して構成している。
上型５は、孔明け用工具としてのピアスポンチ５１が装着された上型ホルダー５２及び上型ホルダー５２に対してパッドリテーナー５３を介して相対的に上下移動可能に設置され且つピアスポンチ５１が出入り可能に嵌合するパッド側嵌合孔５４ａを形成したパッド５４を有して構成されている。
そして、ピアスポンチ５１は、本実施例においては、パッドリテーナー５３の略中央部に形成されており、これに関連して、パッド側嵌合孔５４ａもパッドリテーナー５３の略中央部に位することになる。
下型６は、ピアスポンチ５１が嵌合する下型ダイ側嵌合孔６１が形成された下型ダイ６２を有して構成している。
上型５における上型ホルダー５２とパッド５４との間に、弾性的に上下方向に伸縮可能に構成されたクッション手段７が配設されており、クッション手段７は、例えばコイルスプリング或いはシリンダ装置等で構成されている。
また、パッド５４における上型ホルダー５２に対向する面には、一対の剛体スペーサー８が互いに離間状態で設置されている。
更に、上型ホルダー５２の成形面５４ｂには、パッド側嵌合孔５４ａを囲繞するように、凸状成形部５４ｃが形成されており、これに関連して、下型ダイ６２の成形面６２ａには、下型ダイ側嵌合孔６１を囲繞するように、凸状成形部５４ｃが嵌合することによって突状部２を形成する凹状成形部６２ｂが形成されている。
かかる構成において、板状の素材１Ａからプレス成形品１を製作するには、先ず、装置外の加熱装置（不図示）により焼入れ温度まで加熱した素材１Ａを、図３に示すように、下型ダイ６２の成形面６２ａ上にセットする。この時、凹状成形部６２ｂは、素材１Ａの略中央部に位置するようになっている。
次に、上型ホルダー５２と共にパッド５４を下型６方向に下降させると、図４に示すように、ピアスポンチ５１の先端切り刃部５１ａが素材１Ａに圧接し、この圧接力により素材１Ａに、凹状成形部６２ｂ内において徐々に、所定形状になる前の予備的形状の突状部２ａを形成することになる。
この時、剛体スペーサー８が上型ホルダー５２に対して離間しているために、クッション手段７の付勢力が働いた状態で、予備的形状の突状部２ａが形成されていくことになる。
この状態より、更に、上型ホルダー５２を下降させていくと、図５に示すように、未だクッション手段７の付勢力が働いて、上型ホルダー５２のプレス力を減少する状態において、ピアスポンチ５１が素材１Ａを穿孔していく。
かかる状態より、さらに上型ホルダー５２を下降させると、剛体スペーサー８が上型ホルダー５２に当接することになって、最早クッション手段７付勢力が及ばずに、パッド５４が上型ホルダー５２と一体となって下降することになり、凸状成形部５４ｃが凹状成形部６２ｂに徐々に嵌合して、ついには、図６に示すように所定の形状の突状部２が形成されると共に、低温（例えば常温）となっているパッド５４及び下型ダイ６２によって素材を急激に冷却して焼入れ処理を行い、プレス成形品１が完成することになる。
以上のように構成する本発明の実施例においては、図５に示す状態までは、上型ホルダー５２がクッション手段７の付勢力に抗しながらプレス力をピアスポンチ５１を介して及ぼすことから、ピアスポンチ５１が凹状成形部６２ｂ内において予備的な形状の突状部２ａを素材１Ａに形成する程度であり、未だパッド５４は成形作用を行っていない。
したがって、予備的な形状の突状部２ａと凹状成形部６２ｂとの間には間隙を有することになる。
これに対して、剛体スペーサー８がパッド５４に当接する時点まで進行すると、パッド５４と上型ホルダー５２が一体となって、上型ホルダー５２のプレス力がクッション手段７の付勢力を受けずに直接パッド５４に作用することになって、凸状成形部５４ｃが凹状成形部６２ｂに嵌合する状態となり、素材１Ａには凹状成形部６２ｂに対する隙間がなくなって、所定の形状を有する突状部２が形成されることになる。
このように、予備的な形状の突状部２ａから所定の形状を有する突状部２の形成に至る間において、図７に示すように、穿孔された孔部３が拡径されることになり、この結果、ピアスポンチ５１の素材１Ａへの食い込みが防止されることになって、ピアスポンチ５１の長寿命化を果すことができることになるのである。
なお、上記実施例においては、凸状成形部５４ｃをパッド５４に形成すると共に凹状成形部６２ｂを下型ダイ６２に形成するようにしたが、決してこれに限定されるものではなく、凸状成形部５４ｃを下型ダイ６２側に形成すると共に凹状成形部６２ｂをパッド５４側に形成するようにしてもよい。
以上説明したように、本発明は、孔明け用工具が凹状成形部内において予備的な形状のうちに孔部を穿孔し、しかる後に凸状成形部及び凹状成形部によって所定形状の突状部を形成するようにしたことから、かかる所定形状の突状部を形成する際に予め穿孔した孔径を拡大させることができて、孔明け用工具の素材への食い込みを防止でき、孔明け用工具の長寿命化を果すことができるために、素材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱された前記素材を低温（例えば常温）の成形金型によってプレス成形すると共に焼入れ硬化させる過程において、前記素材の所定位置に孔明け加工を施すホットプレス用成形金型装置及びホットプレス成形方法等に好適である。
１ プレス成形品
１Ａ 素材
３ 孔部
４ ホットプレス用成形金型
５ 上型
５１ 孔明け用工具（孔明け用工具）
５２ 上型ホルダー
５２ａ 成形面
５２ｂ 凸状成形部
５３ パッドリテーナー
５４ パッド
５４ａ パッド側嵌合孔
６ 下型
６１ 下型ダイ側嵌合孔
６２ 下型ダイ
６２ａ 成形面
６２ｂ 凹状成形部
７ クッション手段
８ 剛体スペーサー
１Ａ 素材
３ 孔部
４ ホットプレス用成形金型
５ 上型
５１ 孔明け用工具（孔明け用工具）
５２ 上型ホルダー
５２ａ 成形面
５２ｂ 凸状成形部
５３ パッドリテーナー
５４ パッド
５４ａ パッド側嵌合孔
６ 下型
６１ 下型ダイ側嵌合孔
６２ 下型ダイ
６２ａ 成形面
６２ｂ 凹状成形部
７ クッション手段
８ 剛体スペーサー
Claims (2)
- 素材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱された前記素材を低温の成形金型によってプレス成形すると共に焼入れ硬化させる過程において、前記素材の所定位置に孔明け加工を施すように構成したホットプレス用成形金型装置であって、
前記成形金型は、孔加工用の孔明け用工具が装着された上型ホルダー及び該上型ホルダーに対してパッドリテーナーを介して相対的に移動可能に設置され且つ前記孔加工用の孔明け用工具が出入り可能に嵌合するパッド側嵌合孔を形成したパッドを有して構成される上型と、前記孔加工用工具が嵌合する下型ダイ側嵌合孔が形成された下型ダイを有する下型と、により構成しており、
前記上型における前記上型ホルダーと前記パッドとの間に、弾性的に伸縮可能に構成されたクッション手段を配設すると共に、前記パッドにおける前記上型ホルダーとの対向面に剛体スペーサーを設置しており、
更に前記上型ホルダーの成形面における前記パッド側嵌合孔又は前記下型ダイの成形面における前記下型ダイ側嵌合孔のうちどちらか一方を囲繞するように、凸状成形部が形成されているとともに、他方を囲繞するように前記凸状成形部が嵌合する凹状成形部を形成して、
前記剛体スペーサーを前記パッドに当接させた状態で前記凸状成形部を前記凹状成形部内に嵌合させることにより前記素材に所定形状の突状部をプレス成形すると共に焼入れ硬化過程を終了する前に、前記パッド及び下型ダイとの間で前記クッション手段を収縮させながら前記孔明け用工具により前記凹状成形部内において前記素材に予備的な形状の突状部を形成すると共に、前記孔加工用工具により前記素材に孔部を形成するように構成したことを特徴とするホットプレス用成形金型装置。 - 素材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱された前記素材を低温の成形金型によって成形すると共にプレス焼入れ硬化させる過程において、前記素材の所定位置に孔明け加工を施すためのホットプレス成形方法であって、
前記成形金型を、孔加工用工具が装着された上側ホルダー及び該上型ホルダーに対してパッドリテーナーを介して相対的に移動可能に設置され且つ前記孔加工用工具が出入り可能に嵌合するパッド側嵌合孔を形成したパッドを有して構成される上型と、前記孔加工用工具が嵌合する下型ダイ側嵌合孔が形成された下型ダイを有する下型と、により構成すると共に、前記上型ホルダーの成形面における前記パッド側嵌合孔又は前記下型ダイの成形面における前記下型ダイ側嵌合孔のうちどちらか一方を囲繞するように、凸状成形部が形成され、他方を囲繞するように前記凸状成形部が嵌合する凹状成形部を形成した場合に、
前記パッドにおける前記上型ホルダーに対向する面に設置した剛体スペーサーを前記パッドに当接させた状態で前記凸状成形部を前記凹状成形部内に嵌合させることにより前記素材に所定形状の突状部をプレス成形すると共に焼入れ硬化過程を終了する前に、前記パッド及び下型ダイとの間で、前記上型における前記上型ホルダーとの間に配設され且つ弾性的に伸縮可能に構成されたクッション手段を収縮させながら前記孔明け用工具により前記凹状成形部内において前記素材に予備的な形状の突状部を形成すると共に、前記孔明け用工具により前記素材に孔部を形成するようにしたことを特徴とするホットプレス成形方法。
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