JP6036729B2 - Hot press mold and hot press molding method - Google Patents
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Description
本発明は、被成形面の法線方向が荷重付加方向と交差する方向となる被成形面を有する成形品を、加熱した鋼板をプレス成形することで成形する熱間プレス用金型、該熱間プレス用金型を用いた熱間プレス成形方法、及び該熱間プレス成形方法で成形された熱間プレス成形品に関する。 The present invention relates to a hot pressing mold for forming a molded product having a molding surface in which the normal direction of the molding surface intersects the load application direction by press molding a heated steel plate, The present invention relates to a hot press molding method using a hot press mold and a hot press molded product molded by the hot press molding method.
鋼板をオーステナイト域以上の温度に加熱し、上型及び下型からなる金型を取り付けたプレス成形装置により、該鋼板をオーステナイト域温度にある状態でプレス成形し、下死点で金型の間に成形された鋼板を保持して、成形された鋼板を金型に接触させることにより急冷し、マルテンサイト変態を起こさせる焼入れ処理を行う、熱間プレス成形が広く行われている。
焼入れを確実に行うため、特許文献１に開示されているような、金型内に冷却水が通過するチャンネルを設け、冷却水を循環させることによって、金型を冷却し、成形中の鋼板を良好に冷却する技術が知られている。
The steel plate is heated to a temperature above the austenite region, and the steel plate is press-formed in a state of being in the austenite region temperature by a press forming apparatus to which a die composed of an upper die and a lower die is attached. Hot press forming is widely performed in which a formed steel sheet is held and quenched by bringing the formed steel sheet into contact with a mold and quenching to cause martensitic transformation.
In order to ensure quenching, a channel through which the cooling water passes is provided in the mold as disclosed in Patent Document 1, and the cooling water is circulated to cool the mold, and the steel sheet being formed Techniques for good cooling are known.
しかしながら、熱間プレス加工された成形品には、しわや板厚減少が発生し、プレス下死点において金型と接触しにくい状況が生じる。また、金型の製作精度、金型の撓み、プレス装置自体の撓みなどによって、下死点において金型と熱間プレス成形品との間に隙間を生じる場合もある。これらの状況が生じた場合、金型を冷却しても成形品の冷却速度が遅くなり、プレス成形品に十分に焼き入れが入らない部分が発生する。 However, in the hot-pressed molded product, wrinkles and plate thickness reduction occur, and a situation in which it is difficult to contact the mold at the press bottom dead center occurs. Further, a gap may be formed between the mold and the hot press-formed product at the bottom dead center due to the manufacturing accuracy of the mold, the bending of the mold, the bending of the press device itself, and the like. When these situations occur, even if the mold is cooled, the cooling rate of the molded product is slowed down, and there is a portion where the press-molded product is not sufficiently quenched.
例えば、図２に示すようなハット断面形状部材１７を熱間プレス成形する場合には、以下の２つの理由により縦壁部１７ｂに焼きが入りにくい。
一つの理由は、縦壁部１７ｂは熱間プレス成形中に板厚が減少しやすく、下死点において熱間プレス成形品が金型に接触しにくくなるためである。
もう一つの理由として、成形荷重の方向と、熱間プレス成形品の被成形面の法線の方向の位置関係があげられる。被成形面のうち、縦壁部１７ｂは、その法線方向と成形荷重方向のなす角度が90度に近く、成形荷重を増しても、金型を縦壁部１７ｂに強く接触させることは難しい。
特許文献１のような、金型を冷却する従来技術では、少なくとも下死点において、金型と熱間プレス成形品が接触することが前提となっており、上記のように金型が熱間プレス成形品に接触しにくい場合には対応できないという問題がある。
また、水冷パイプの配管には最適配置設計が必要であり、コスト、工数がかかるという問題もある。また、水冷パイプを金型内部に配置することで、金型の剛性低下を生じ、プレス成形後のパネル形状精度の低下も懸念されるという問題もある。
For example, when the hat cross-sectional shape member 17 as shown in FIG. 2 is hot press-molded, the vertical wall portion 17b is not easily burned for the following two reasons.
One reason is that the thickness of the vertical wall portion 17b is likely to decrease during hot press molding, and the hot press molded product is less likely to contact the mold at the bottom dead center.
Another reason is the positional relationship between the direction of the forming load and the direction of the normal of the surface to be molded of the hot press-formed product. Of the surface to be molded, the vertical wall portion 17b is close to 90 degrees between the normal direction and the molding load direction, and it is difficult to make the mold strongly contact the vertical wall portion 17b even if the molding load is increased. .
In the conventional technique for cooling the mold as in Patent Document 1, it is assumed that the mold and the hot press-molded product are in contact at least at the bottom dead center, and the mold is hot as described above. There is a problem that it is not possible to deal with when it is difficult to contact the press-formed product.
In addition, the water cooling pipes need to be optimally arranged and costly and man-hours. In addition, by disposing the water-cooled pipe inside the mold, there is a problem that the rigidity of the mold is lowered, and there is a concern that the panel shape accuracy after press molding is lowered.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、従来技術では金型を接触させにくいために焼入れが難しかった部分にも十分に焼入れが可能な熱間プレス用金型、熱間プレス成形方法、及び該熱間プレス成形方法によって成形された熱間プレス成形品を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a hot press mold capable of sufficiently quenching even a portion that has been difficult to quench because it is difficult to contact the mold in the prior art. An object is to obtain a hot press-molding method and a hot press-molded product molded by the hot press-molding method.
（１）本発明に係る熱間プレス用金型は、被成形面の法線方向が荷重付加方向と交差する方向となる被成形面を有する成形品を、加熱した鋼板をプレス成形することで成形する熱間プレス用金型であって、
パンチと、該パンチ側に移動して該パンチと協働して前記被成形面を成形するダイとを備え、
前記パンチは、前記被成形面を成形する成形面が、該成形面に対向するダイ側成形面方向に移動可能な分割パンチからなり、
成形時における前記ダイの成形荷重を、前記分割パンチを前記ダイ側成形面方向に移動させる駆動力に変換する動力変換伝達機構を有し、
該動力変換伝達機構は、下死点付近において前記ダイの成形荷重を受ける荷重受け部と、該荷重受け部によって受けた荷重を、前記分割パンチを移動させる駆動力に変換する動力変換部と、該動力変換部で変換された動力を前記分割パンチに伝達する駆動力伝達部を備えてなることを特徴とするものである。
(1) The hot pressing die according to the present invention is obtained by press-molding a heated steel sheet with a molded product having a molding surface in which the normal direction of the molding surface intersects the load application direction. A hot press mold for molding,
A punch, and a die that moves to the punch side and forms the molding surface in cooperation with the punch,
The punch is composed of a split punch in which a molding surface for molding the molding surface is movable in a die-side molding surface direction facing the molding surface,
The forming load of the die during molding, have a power conversion transmission mechanism which converts the divided punch driving force for moving the die-side forming surface direction,
The power conversion transmission mechanism includes a load receiving portion that receives a molding load of the die in the vicinity of bottom dead center, a power conversion portion that converts a load received by the load receiving portion into a driving force for moving the divided punch, A driving force transmission unit that transmits the power converted by the power conversion unit to the divided punch is provided .
（２）また、本発明に係る熱間プレス成形方法は、（１）に記載の熱間プレス用金型を用いて鋼板を熱間でプレス成形する熱間プレス成形方法であって、
オーステナイト域まで加熱したプレス成形前の鋼板を、前記熱間プレス用金型を用いてオーステナイト温度域でプレス成形を開始して成形を行う成形工程と、下死点近傍において前記分割パンチを移動させて前記鋼板に分割パンチを当接させる分割パンチ当接工程と、分割パンチを鋼板に当接させた状態で保持して鋼板を冷却する冷却工程とを備えたことを特徴とするものである。
( 2 ) Moreover, the hot press-forming method according to the present invention is a hot press-forming method for hot-pressing a steel sheet using the hot press mold described in (1),
Forming the steel sheet before press forming heated to the austenite region by starting press forming in the austenite temperature region using the hot pressing mold, and moving the divided punch near the bottom dead center A split punch abutting step for bringing the split punch into contact with the steel plate, and a cooling step for cooling the steel plate while holding the split punch in contact with the steel plate.
本発明においては、被成形面（被成形面の法線方向が荷重付加方向と交差する方向となる被成形面）を成形する成形面を有し、成形面の法線方向に移動可能な分割パンチと、該分割パンチと協働して成形を行うダイと、成形時におけるダイの成形荷重を、分割パンチを法線方向に移動させる駆動力に変換する動力変換伝達機構とを有することにより、従来技術では金型を接触させにくい前記被成形面にも金型を確実に接触させて冷却速度を速めることができ、焼入れが難しかった前記被成形面に十分に焼入れをすることが可能となる。
また、冷却速度が速まることから、焼入れ（下死点保持）時間を短縮することができ、熱間プレス成形の課題である生産性を向上させるという効果も奏する。
In the present invention, it has a molding surface for molding a molding surface (a molding surface in which the normal direction of the molding surface intersects the load application direction) and is movable in the normal direction of the molding surface By having a punch, a die that performs molding in cooperation with the divided punch, and a power conversion transmission mechanism that converts a molding load of the die at the time of molding into a driving force that moves the divided punch in the normal direction. In the prior art, the mold can be reliably brought into contact with the surface to be molded which is difficult to contact with the mold, the cooling rate can be increased, and the surface to be molded that has been difficult to quench can be sufficiently quenched. .
Further, since the cooling rate is increased, the quenching (bottom dead center retention) time can be shortened, and the effect of improving productivity, which is a problem of hot press forming, is also achieved.
本発明の一実施の形態に係る熱間プレス用金型１は、図１に示すように、被成形面の法線方向が荷重付加方向と交差する方向となる被成形面（縦壁部１７ｂ）を有するハット断面形状部材１７（図２参照）を、加熱した鋼板３（図３参照）をプレス成形する金型である。
ここで、被成形面とはプレス成形時において金型によって成形される鋼板３の面であり、成形面とは該被成形面を成形する金型の面である。
なお、本実施の形態では熱間プレス用金型１とハット断面形状部材１７はともに左右対称であるため、図１においては右半分のみを図示している。また、図１においては点線の丸で囲んだ部分の拡大図を併記している。
As shown in FIG. 1, a hot press die 1 according to an embodiment of the present invention has a molding surface (vertical wall portion 17 b) in which the normal direction of the molding surface intersects the load application direction. Is a die for press-molding a heated steel plate 3 (see FIG. 3).
Here, the surface to be molded is the surface of the steel plate 3 formed by a mold during press molding, and the molding surface is the surface of the mold for molding the surface to be molded.
In this embodiment, since the hot press mold 1 and the hat cross-sectional shape member 17 are both symmetrical, only the right half is shown in FIG. Moreover, in FIG. 1, the enlarged view of the part enclosed with the dotted-line circle is also written together.
本実施の形態では、下死点で金型を成形面に接触させるのが難しい成形品、すなわち被成形面の法線方向が荷重付加方向と交差する方向となる被成形面を有する成形品の例としてハット断面形状部材１７を例に挙げている。
そこで、まずハット断面形状部材１７の形状を概説し、ハット断面形状部材１７が下死点で金型を成形面に接触させにくい理由について説明する。
In the present embodiment, it is difficult to bring the mold into contact with the molding surface at the bottom dead center, that is, a molded product having a molding surface in which the normal direction of the molding surface intersects the load application direction. As an example, the hat cross-sectional shape member 17 is taken as an example.
Therefore, first, the shape of the hat cross-sectional shape member 17 is outlined, and the reason why the hat cross-sectional shape member 17 is difficult to bring the mold into contact with the molding surface at the bottom dead center will be described.
＜ハット断面形状部材＞
ハット断面形状部材１７は、図２に示すように、天板部１７ａと、天板部１７ａの両側に連続するように形成された縦壁部１７ｂと、両側の縦壁部１７ｂの端部に形成されたフランジ部１７ｃとを有している。
ハット断面形状部材１７のプレス成形は、図１中に黒色の太矢印で示すように、例えばダイ９を分割パンチ５に近づける方向に移動させることで行われる。ダイ９の移動方向すなわち荷重付加方向はハット断面形状部材１７の縦壁部１７ｂにおける法線ＬWと交差する方向であり、縦壁部１７ｂが本発明の被成形面（被成形面の法線方向が荷重付加方向と交差する方向となる被成形面）に相当する。
その後、ハット断面形状部材１７は、下死点において熱間プレス用金型１に接触した状態で保持されて急冷されることで焼入れが行われる。
<Hat cross-sectional shape member>
As shown in FIG. 2, the hat cross-sectional shape member 17 has a top plate portion 17a, a vertical wall portion 17b formed so as to be continuous on both sides of the top plate portion 17a, and end portions of the vertical wall portions 17b on both sides. And a formed flange portion 17c.
The press forming of the hat cross-sectional shape member 17 is performed, for example, by moving the die 9 in a direction approaching the divided punch 5 as indicated by a black thick arrow in FIG. The moving direction of the die 9, that is, the load application direction is a direction intersecting the normal line L W in the vertical wall portion 17b of the hat cross-sectional shape member 17, and the vertical wall portion 17b is the surface to be molded (the normal line of the surface to be molded) This corresponds to a molding surface whose direction intersects the load application direction.
Thereafter, the hat cross-sectional shape member 17 is quenched by being held and rapidly cooled at the bottom dead center in contact with the hot press die 1.
焼入れを行うためには、鋼板３に金型を十分に接触させることが必要である。
しかし、縦壁部１７ｂにおいては、熱間プレス成形中に板厚が減少しやすく、下死点において金型に接触しにくい。
また上述したとおり、ダイ９の移動方向はハット断面形状部材１７の縦壁部１７ｂにおける法線ＬWと交差する方向であるために、成形荷重を増加させても、金型を縦壁部１７ｂに強く接触させることが難しい。
In order to perform quenching, it is necessary to sufficiently bring the mold into contact with the steel plate 3.
However, in the vertical wall portion 17b, the plate thickness tends to decrease during hot press molding, and it is difficult to contact the mold at the bottom dead center.
Further, as described above, since the moving direction of the die 9 is a direction intersecting the normal line L W in the vertical wall portion 17b of the hat cross-sectional shape member 17, even if the molding load is increased, the die is moved to the vertical wall portion 17b. It is difficult to make strong contact with
このように、ハット断面形状部材１７を熱間プレス成形する場合、従来のプレス成形金型では、下死点において縦壁部１７ｂに金型を接触させにくく急冷させることができない。
以上のことを踏まえた上で、本発明に係る熱間プレス用金型１についてより詳細に説明する。
Thus, when hot-press-molding the hat cross-sectional shape member 17, in the conventional press-molding die, the die cannot be brought into contact with the vertical wall portion 17b at the bottom dead center and cannot be rapidly cooled.
Based on the above, the hot press die 1 according to the present invention will be described in more detail.
＜熱間プレス用金型＞
熱間プレス用金型１は、図１に示すように、一体型のパンチを幅方向中央で縦に半割した形状の分割パンチ５と、ハット断面形状部材１７のフランジ部１７ｃを成形するフランジ成形ダイ７と、分割パンチ５側に移動して分割パンチ５と協働して天板部１７ａ及び縦壁部１７ｂを成形すると共にフランジ成形ダイ７と協働してフランジ部１７ｃを成形するダイ９と、成形時におけるダイ９の成形荷重を、分割パンチ５をダイ側縦壁成形面９ｂに近づく方向に移動させる駆動力に変換する油圧式動力変換伝達機構１１を有している。
以下、熱間プレス用金型１の各構成を図１に基づいて詳細に説明する。
<Hot press mold>
As shown in FIG. 1, the hot press die 1 includes a split punch 5 having a shape obtained by vertically dividing an integrated punch vertically at the center in the width direction, and a flange for forming a flange portion 17 c of a hat cross-sectional shape member 17. Die for forming the top plate portion 17a and the vertical wall portion 17b in cooperation with the division punch 5 and forming the flange portion 17c in cooperation with the flange formation die 7 by moving to the formation die 7 and the division punch 5 9 and a hydraulic power conversion transmission mechanism 11 that converts a molding load of the die 9 at the time of molding into a driving force that moves the divided punch 5 in a direction approaching the die-side vertical wall molding surface 9b.
Hereinafter, each structure of the hot press die 1 will be described in detail with reference to FIG.
≪分割パンチ≫
分割パンチ５は、天板部１７ａを成形する天板成形面５ａと、縦壁部１７ｂを成形する縦壁成形面５ｂと、縦壁部１７ｂ及びフランジ部１７ｃの境界のＲ部を成形する境界Ｒ成形面５ｃと、下面と分割パンチ５の幅方向内側面とに亘って傾斜面５ｄ（図１中の拡大図を参照）とを有している。
≪Split punch≫
The split punch 5 includes a top plate forming surface 5a for forming the top plate portion 17a, a vertical wall forming surface 5b for forming the vertical wall portion 17b, and a boundary for forming an R portion at the boundary between the vertical wall portion 17b and the flange portion 17c. An R-shaped surface 5c, and an inclined surface 5d (see an enlarged view in FIG. 1) are provided across the lower surface and the inner surface in the width direction of the divided punch 5.
分割パンチ５は、フランジ成形ダイ７上に幅方向に摺動可能に載置されている。分割パンチ５が幅方向に摺動することで、縦壁成形面５ｂが該成形面に対向するダイ側縦壁成形面９ｂに近づく方向に移動して鋼板３を押圧するようになっている。
傾斜面５ｄの傾斜角度は所定の角度に設定されている。また、分割パンチ５の縦壁成形面と反対側の面５ｅは、プレス成型前に接触してもよいし、離れていてもよい。
The divided punch 5 is placed on the flange forming die 7 so as to be slidable in the width direction. When the divided punch 5 slides in the width direction, the vertical wall forming surface 5b moves in a direction approaching the die side vertical wall forming surface 9b facing the forming surface to press the steel plate 3.
The inclination angle of the inclined surface 5d is set to a predetermined angle. Moreover, the surface 5e on the opposite side to the vertical wall molding surface of the divided punch 5 may be in contact before press molding or may be separated.
≪フランジ成形ダイ≫
フランジ成形ダイ７は、ダイ９と協働してフランジ部１７ｃを成形するフランジ成形面７ａと、長手方向に沿って設けられた凹陥部７ｂとを有している。
凹陥部７ｂには分割パンチ５が載置されており、凹陥部７ｂに分割パンチ５を載置した状態で分割パンチ５の境界Ｒ成形面５ｃの下端が、フランジ成形ダイ７のフランジ成形面７ａと面一になっている。
凹陥部７ｂの幅は分割パンチ５の下部の幅よりも広くなっており、凹陥部７ｂの幅方向中央に分割パンチ５を載置した状態（分割パンチ５の幅方向内側面を凹陥部７ｂのほぼ中央に位置させた状態）で凹陥部７ｂの壁面と分割パンチ５とに隙間Ｓが形成される。そのため、分割パンチ５はこの隙間Ｓの分だけ幅方向外側に摺動可能になっている。
≪Flange forming die≫
The flange forming die 7 has a flange forming surface 7a for forming the flange portion 17c in cooperation with the die 9, and a recessed portion 7b provided along the longitudinal direction.
The divided punch 5 is placed on the recessed portion 7b, and the lower end of the boundary R forming surface 5c of the divided punch 5 is placed on the flange forming surface 7a of the flange forming die 7 with the divided punch 5 placed on the recessed portion 7b. It has become the same.
The width of the recessed portion 7b is wider than the width of the lower portion of the divided punch 5, and the divided punch 5 is placed at the center in the width direction of the recessed portion 7b (the inner surface of the divided punch 5 in the width direction of the recessed portion 7b). A gap S is formed between the wall surface of the recessed portion 7b and the divided punch 5 in a state of being positioned substantially at the center. Therefore, the divided punch 5 can slide outward in the width direction by the gap S.
≪ダイ≫
ダイ９は、分割パンチ５の天板成形面５ａと協働して天板部１７ａを成形するダイ側天板成形面９ａと、分割パンチ５の縦壁成形面５ｂと協働して縦壁部１７ｂを成形するダイ側縦壁成形面９ｂと、フランジ成形ダイ７と協働してフランジ部１７ｃを成形するフランジ成形部９ｃと、フランジ成形部９ｃの外側に下に凸に設けられた凸部９ｄとを有している。
凸部９ｄの高さｈは、所定の高さに設定されている。
≪Die≫
The die 9 cooperates with the top plate forming surface 5a of the divided punch 5 to form the top plate portion 17a and cooperates with the vertical wall forming surface 5b of the divided punch 5 to form the vertical wall. A die side vertical wall forming surface 9b for forming the portion 17b, a flange forming portion 9c for forming the flange portion 17c in cooperation with the flange forming die 7, and a protrusion provided on the outside of the flange forming portion 9c. Part 9d.
The height h of the convex portion 9d is set to a predetermined height.
プレス成形は、図１中に黒太矢印で示すように、ダイ９が分割パンチ５に近づく方向に移動することで行われる。このように、ダイ９の移動方向、つまり、ダイ９の成形荷重方向は、ハット断面形状部材１７の縦壁部１７ｂの法線ＬWと交差する方向（図１の例では、ダイ９の成形荷重方向と法線ＬWのなす角度は90度に近い）である。
そのため、ダイ９の成形荷重方向に直交する天板部１７ａやフランジ部１７ｃは、下死点においてダイ９の押圧力によって金型に接触させることができるが、縦壁部１７ｂは成形荷重を増しても金型に接触させることが難しい。
そこで、本発明では、油圧式動力変換伝達機構１１によって分割パンチ５の縦壁成形面５ｂをダイ９のダイ側縦壁成形面９ｂに近づく方向に移動させ、縦壁部１７ｂを金型（パンチ５の縦壁成形面５ｂ、ダイ９のダイ側縦壁成形面９ｂ）に確実に接触させて十分に冷却することができるようにした。以下に、油圧式動力変換伝達機構１１について詳細に説明する。
The press molding is performed by moving the die 9 in a direction approaching the divided punch 5 as indicated by a thick black arrow in FIG. Thus, the moving direction of the die 9, that is, the molding load direction of the die 9, intersects the normal line L W of the vertical wall portion 17b of the hat cross-sectional shape member 17 (in the example of FIG. 1, the molding of the die 9 is performed). The angle formed by the load direction and the normal line L W is close to 90 degrees).
Therefore, the top plate portion 17a and the flange portion 17c orthogonal to the molding load direction of the die 9 can be brought into contact with the mold by the pressing force of the die 9 at the bottom dead center, but the vertical wall portion 17b increases the molding load. However, it is difficult to contact the mold.
Therefore, in the present invention, the vertical wall forming surface 5b of the split punch 5 is moved in the direction approaching the die side vertical wall forming surface 9b of the die 9 by the hydraulic power conversion transmission mechanism 11, and the vertical wall portion 17b is moved to the die (punch). 5 and the die side vertical wall molding surface 9b) of the die 9 are surely brought into contact with each other so as to be sufficiently cooled. Hereinafter, the hydraulic power conversion transmission mechanism 11 will be described in detail.
≪油圧式動力変換伝達機構≫
油圧式動力変換伝達機構１１は、本発明の動力変換伝達機構の一態様であり、成形時におけるダイ９の成形荷重を、分割パンチ５の縦壁成形面５ｂをダイ９のダイ側縦壁成形面９ｂに近づく方向に移動させる駆動力に変換するものである。
油圧式動力変換伝達機構１１は、下死点付近においてダイ９の成形荷重を受ける荷重受け部となる第１油圧ピストン１２と、作動油１３が充填された油圧配管１４と、油圧配管１４における第１油圧ピストン１２が設置された端部と反対側の端部に設置された第２油圧ピストン１５と、第２油圧ピストン１５から受ける荷重を分割パンチ５の傾斜面５ｄに伝達するカム１６を備えている。
以下に、油圧式動力変換伝達機構１１の各構成を図１に基づいて詳細に説明する。
≪Hydraulic power conversion transmission mechanism≫
The hydraulic power conversion transmission mechanism 11 is an aspect of the power conversion transmission mechanism of the present invention. The molding load of the die 9 at the time of molding, the vertical wall molding surface 5b of the divided punch 5 is formed on the die side vertical wall molding of the die 9. It is converted into a driving force that moves in a direction approaching the surface 9b.
The hydraulic power conversion transmission mechanism 11 includes a first hydraulic piston 12 serving as a load receiving portion that receives a molding load of the die 9 near the bottom dead center, a hydraulic pipe 14 filled with hydraulic oil 13, and a first hydraulic pipe 14 in the hydraulic pipe 14. A second hydraulic piston 15 installed at the end opposite to the end where the first hydraulic piston 12 is installed, and a cam 16 for transmitting a load received from the second hydraulic piston 15 to the inclined surface 5d of the divided punch 5; ing.
Below, each structure of the hydraulic power conversion transmission mechanism 11 is demonstrated in detail based on FIG.
第１油圧ピストン１２は油圧配管１４の一端に上下動可能に配置されており、プレス成形下死点付近において凸部９ｄによって押し下げられる。
作動油１３は、第１油圧ピストン１２がダイ９の凸部９ｄから受けた荷重を、他端側に設置された第２油圧ピストン１５に伝達するための機能を有している。
油圧配管１４における第１油圧ピストン１２が設置されているシリンダ部の断面積は、第２油圧ピストン１５が設置されているシリンダ部の断面積よりも大きく設定されており、第１油圧ピストン１２の下動量よりも第２油圧ピストン１５（カム１６）の上動量が大きくなるようになっている。このように、第１油圧ピストン１２と第２油圧ピストン１５が設置されるシリンダ部の断面積に差を設けることで、第１油圧ピストン１２の下動量に対する第２油圧ピストン１５の上動量を調整でき、これによってカム１６の上動量ひいては分割パンチ５の幅方向移動量を調整できる。
The first hydraulic piston 12 is disposed at one end of the hydraulic pipe 14 so as to be movable up and down, and is pushed down by the convex portion 9d in the vicinity of the press molding bottom dead center.
The hydraulic oil 13 has a function for transmitting the load received by the first hydraulic piston 12 from the convex portion 9d of the die 9 to the second hydraulic piston 15 installed on the other end side.
The cross-sectional area of the cylinder portion where the first hydraulic piston 12 is installed in the hydraulic pipe 14 is set larger than the cross-sectional area of the cylinder portion where the second hydraulic piston 15 is installed. The upward movement amount of the second hydraulic piston 15 (cam 16) is larger than the downward movement amount. In this way, the upward movement amount of the second hydraulic piston 15 is adjusted with respect to the downward movement amount of the first hydraulic piston 12 by providing a difference in the cross-sectional area of the cylinder portion where the first hydraulic piston 12 and the second hydraulic piston 15 are installed. Thus, the upward movement amount of the cam 16 and thus the movement amount in the width direction of the divided punch 5 can be adjusted.
カム１６は、長手方向直交断面が三角形状の棒状体からなり、該三角形の傾斜面（カム側傾斜面１６ａ、図１中の拡大図を参照）が分割パンチ５の傾斜面５ｄと摺接するようになっている。
カム１６は、フランジ成形ダイ７の長手方向に沿って、幅方向中央に上下動可能に設けられている。カム１６が上動すると、カム側傾斜面１６ａと分割パンチ５の傾斜面５ｄとが接触し、分割パンチ５が拡幅方向の力を受けて、フランジ成形ダイ７の凹陥部７ｂ上を拡幅方向へ移動する。
The cam 16 is made of a rod-like body having a triangular cross section in the longitudinal direction, and the inclined surface of the triangle (the cam-side inclined surface 16a, see the enlarged view in FIG. 1) is in sliding contact with the inclined surface 5d of the divided punch 5. It has become.
The cam 16 is provided at the center in the width direction so as to move up and down along the longitudinal direction of the flange forming die 7. When the cam 16 moves upward, the cam-side inclined surface 16a and the inclined surface 5d of the divided punch 5 come into contact with each other, and the divided punch 5 receives a force in the widening direction, so that the width on the concave portion 7b of the flange forming die 7 is increased. Moving.
油圧式動力変換伝達機構１１は以上のような構成であるから、成形時におけるダイ９の成形荷重を、分割パンチ５の縦壁成形面５ｂをダイ９のダイ側縦壁成形面９ｂに近づく方向に移動させる駆動力に変換して、分割パンチ５の縦壁成形面５ｂを縦壁部１７ｂに押付けることができる。 Since the hydraulic power conversion transmission mechanism 11 is configured as described above, the molding load of the die 9 at the time of molding is determined such that the vertical wall molding surface 5b of the divided punch 5 approaches the die side vertical wall molding surface 9b of the die 9. The vertical wall forming surface 5b of the divided punch 5 can be pressed against the vertical wall portion 17b.
なお、上記から明らかなように、油圧式動力変換伝達機構１１の各構成のうち、第１油圧ピストン１２が本発明の荷重受け部に相当し、作動油１３及び油圧配管１４が動力変換部に相当し、第２油圧ピストン１５及びカム１６が駆動力伝達部に相当する。 As is apparent from the above, among the components of the hydraulic power conversion transmission mechanism 11, the first hydraulic piston 12 corresponds to the load receiving portion of the present invention, and the hydraulic oil 13 and the hydraulic piping 14 serve as the power conversion portion. The second hydraulic piston 15 and the cam 16 correspond to the driving force transmission unit.
プレス成形中においては、鋼板３における縦壁部１７ｂに相当する部分の板厚は最大で25％減少することが想定されるので、縦壁成形面５ｂのダイ側縦壁成形面９ｂ側への移動量は、減少前板厚をｔmmとすると、少なくとも（0.25ｔ）mm以上にすることが望ましい。
また、油圧配管１４の途中に流量調整用あるいは圧力調整用バルブを設けて縦壁成形面５ｂの移動量を調整することも可能である。
During the press forming, it is assumed that the plate thickness of the portion corresponding to the vertical wall portion 17b in the steel plate 3 is reduced by 25% at the maximum, so that the vertical wall forming surface 5b is directed to the die side vertical wall forming surface 9b side. The amount of movement is desirably at least (0.25 t) mm or more, where the thickness before reduction is t mm.
It is also possible to adjust the amount of movement of the vertical wall forming surface 5b by providing a flow rate adjusting or pressure adjusting valve in the middle of the hydraulic pipe.
＜熱間プレス成形方法＞
上記のように構成された熱間プレス用金型１を用いた熱間プレス成形方法について、熱間プレス用金型１の動作と共に説明する。
本発明の一実施の形態にかかる熱間プレス成形方法は、オーステナイト域まで加熱したプレス成形前の鋼板３を、熱間プレス用金型１を用いてオーステナイト温度域でプレス成形を開始して成形を行う成形工程と、下死点近傍において分割パンチ５を移動させて鋼板３に分割パンチ５を当接させる分割パンチ当接工程と、分割パンチ５を鋼板３に当接させた状態で保持して鋼板３を冷却する冷却工程とを備えている。
以下、各工程について説明する。
<Hot press molding method>
A hot press molding method using the hot press die 1 configured as described above will be described together with the operation of the hot press die 1.
In the hot press forming method according to an embodiment of the present invention, a steel plate 3 before press forming heated to the austenite region is started by press forming in the austenite temperature region using a hot press die 1. Holding the split punch 5 in contact with the steel plate 3, a split punch contact step in which the split punch 5 is moved near the bottom dead center and the split punch 5 is brought into contact with the steel plate 3. And a cooling step for cooling the steel plate 3.
Hereinafter, each step will be described.
≪成形工程≫
成形工程は、熱間で鋼板３をハット断面形状部材１７にプレス成形する工程である（図３（ａ）参照）。
所定の形状にブランキングした鋼板３を、予め、加熱炉や通電加熱装置などの加熱手段によってオーステナイト域温度まで加熱しておく。
加熱後の鋼板３をプレス成形装置に搬送して、分割パンチ５の上面に載置し、オーステナイト温度域でプレス成形を開始する。
≪Molding process≫
The forming step is a step of hot-pressing the steel plate 3 into the hat cross-sectional shape member 17 (see FIG. 3A).
The steel plate 3 blanked into a predetermined shape is previously heated to the austenite region temperature by heating means such as a heating furnace or an electric heating device.
The heated steel plate 3 is conveyed to a press forming apparatus, placed on the upper surface of the divided punch 5, and press forming is started in the austenite temperature range.
≪分割パンチ当接工程≫
分割パンチ当接工程は、下死点近傍において分割パンチ５を移動させて、鋼板３におけるハット断面形状部材１７の縦壁部１７ｂに相当する部分に分割パンチ５を当接させる工程である。
ここで下死点近傍とは、下死点の数mm手前まで熱間プレス成形が進んだ状態をいい、この状態でダイ９の凸部９ｄによって第１油圧ピストン１２の押し下げが開始される。第１油圧ピストン１２が下動すると、第２油圧ピストン１５（カム１６）が上動し、これに伴って分割パンチ５が幅方向に移動開始する（図３（ｂ）参照）。このようにして、図３（ｃ）に示すように、下死点において分割パンチ５の縦壁成形面５ｂ（符号は図３（ａ）を参照）が鋼板３の縦壁部１７ｂに相当する部分に強く当接し、急冷されて焼きが入る。
≪Split punch contact process≫
The divided punch contact step is a step of moving the divided punch 5 in the vicinity of the bottom dead center and bringing the divided punch 5 into contact with a portion corresponding to the vertical wall portion 17b of the hat cross-sectional shape member 17 in the steel plate 3.
Here, the vicinity of the bottom dead center refers to a state in which hot press molding has progressed to a few millimeters before the bottom dead center, and in this state, the first hydraulic piston 12 starts to be pushed down by the convex portion 9d of the die 9. When the first hydraulic piston 12 moves downward, the second hydraulic piston 15 (cam 16) moves upward, and accordingly, the divided punch 5 starts to move in the width direction (see FIG. 3B). Thus, as shown in FIG. 3C, the vertical wall forming surface 5b (see FIG. 3A for the sign) of the split punch 5 corresponds to the vertical wall portion 17b of the steel plate 3 at the bottom dead center. It comes into strong contact with the part and is quenched and fired.
≪冷却工程≫
冷却工程は、分割パンチ５を鋼板３に当接させた状態で、マルテンサイト変態が完了するまでの所定時間保持して鋼板３を冷却する工程である（図３（ｃ）参照）。
このようにして、天板部１７ａやフランジ部１７ｃはもとより、縦壁部１７ｂのような従来方法では焼入れしにくい部分にも十分に焼入れをすることができる（符号は図２を参照）。
冷却後は離型して成形品を取り出す。
≪Cooling process≫
The cooling step is a step of cooling the steel plate 3 while keeping the divided punch 5 in contact with the steel plate 3 and holding it for a predetermined time until the martensitic transformation is completed (see FIG. 3C).
In this manner, not only the top plate portion 17a and the flange portion 17c but also a portion that is difficult to be hardened by the conventional method such as the vertical wall portion 17b can be sufficiently quenched (see FIG. 2 for the reference numerals).
After cooling, release the mold and take out the molded product.
以上のように、本実施の形態においては下死点近傍において分割パンチ５が縦壁成形面５ｂのダイ側縦壁成形面９ｂに近づく方向に移動させることにより、下死点において分割パンチ５の縦壁成形面５ｂを縦壁部１７ｂに当接させて急冷することが可能となり、縦壁部１７ｂにおいて十分に焼入れをすることができる。 As described above, in the present embodiment, the split punch 5 is moved in the vicinity of the bottom dead center in the direction approaching the die side vertical wall molding surface 9b of the vertical wall molding surface 5b, thereby The vertical wall molding surface 5b can be brought into contact with the vertical wall portion 17b and rapidly cooled, and the vertical wall portion 17b can be sufficiently quenched.
なお、上記ではダイ９が分割パンチ５に近づく方向に移動する例を挙げて説明したが、分割パンチ５がダイ９に近づくように移動させてもよい。 In the above description, an example in which the die 9 moves in a direction approaching the divided punch 5 has been described. However, the divided punch 5 may be moved so as to approach the die 9.
上記では、動力変換伝達機構として油圧を利用したものを例に挙げたが、動力変換伝達機構はこれに限られない。例えば、油圧の他に水圧や空圧を利用するようなものであってもよい。また、上記のような流体の圧力を利用するようなものではなく、例えば、ウォーム歯車（ウォームとウォームホイール）、かさ歯車や、ラックとピニオン等を用いてダイの成形荷重を、分割パンチ５の移動のための駆動力に変換するようなものであってもよい。 In the above, the power conversion transmission mechanism using hydraulic pressure is taken as an example, but the power conversion transmission mechanism is not limited to this. For example, in addition to hydraulic pressure, water pressure or pneumatic pressure may be used. Further, the pressure of the fluid as described above is not used. For example, the die forming load of the split punch 5 is changed by using a worm gear (worm and worm wheel), a bevel gear, a rack and a pinion, or the like. It may be converted into driving force for movement.
機械式の動力変換伝達機構の一例として、ウォーム歯車とかさ歯車を用いた機械式動力変換伝達機構２３について図４及び図５に基づいて説明する。図４は、機械式動力変換伝達機構２３を用いた熱間プレス用金型２１を図示したものである。なお、図４において、図１の熱間プレス用金型１と同様のものには同一の符号を付しており、その説明を省略する。また、図４においては機械式動力変換伝達機構２３の一部を簡略化して丸で図示おり、図５においてこの部分を詳細に図示している。 As an example of a mechanical power conversion transmission mechanism, a mechanical power conversion transmission mechanism 23 using a worm gear and a bevel gear will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 illustrates a hot press die 21 using a mechanical power conversion transmission mechanism 23. In FIG. 4, the same components as those in the hot press die 1 in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Further, in FIG. 4, a part of the mechanical power conversion transmission mechanism 23 is simplified and shown in a circle, and this part is shown in detail in FIG.
機械式動力変換伝達機構２３は、図４及び図５に示すように、上下動可能に立設し下端に入力側ウォーム２５ａを有する入力軸２５と、入力側ウォーム２５ａに対応する入力側かさ歯車付きウォームホイール２７と、一端に入力側かさ歯車付きウォームホイール２７に対応する入力側伝達かさ歯車２９ａ及び他端に出力側伝達ウォーム２９ｂを有する伝達軸２９と、出力側伝達ウォーム２９ｂに対応する出力側ウォームホイール３１と、上下動可能に立設し下端に出力側ウォームホイール３１に対応する出力側ウォーム３３ａを有する出力軸３３と、カム１６（図１や図４参照）とを備えている。なお、図５においてカム１６の図示は省略している。
入力軸２５の上端はダイ９の凸部９ｄによって押し下げ可能なように配置されており、カム１６は出力軸３３の上端に取り付けられている。その他の構成は上述した熱間プレス用金型１と同様である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the mechanical power conversion transmission mechanism 23 includes an input shaft 25 erected so as to be vertically movable and having an input side worm 25 a at the lower end, and an input side bevel gear corresponding to the input side worm 25 a. Worm wheel 27, an input side transmission bevel gear 29a corresponding to worm wheel 27 with input side bevel gear at one end, a transmission shaft 29 having output side transmission worm 29b at the other end, and an output corresponding to output side transmission worm 29b. A side worm wheel 31, an output shaft 33 having an output side worm 33 a corresponding to the output side worm wheel 31 at the lower end and standing up and down is provided, and a cam 16 (see FIGS. 1 and 4). In FIG. 5, the cam 16 is not shown.
The upper end of the input shaft 25 is disposed so as to be pushed down by the convex portion 9 d of the die 9, and the cam 16 is attached to the upper end of the output shaft 33. Other configurations are the same as those of the hot press die 1 described above.
なお、機械式動力変換伝達機構２３の各構成のうち、入力軸２５が本発明の荷重受け部に相当し、入力側ウォーム２５ａと入力側かさ歯車付きウォームホイール２７と入力側伝達かさ歯車２９ａと伝達軸２９と出力側伝達ウォーム２９ｂと出力側ウォームホイール３１と出力側ウォーム３３ａとが動力変換部に相当し、出力軸３３とカム１６が駆動力伝達部に相当する。 Of the components of the mechanical power conversion transmission mechanism 23, the input shaft 25 corresponds to the load receiving portion of the present invention, and includes an input side worm 25a, an input side bevel gear with a bevel gear 27, and an input side transmission bevel gear 29a. The transmission shaft 29, the output-side transmission worm 29b, the output-side worm wheel 31, and the output-side worm 33a correspond to a power conversion unit, and the output shaft 33 and the cam 16 correspond to a driving force transmission unit.
プレス成形下死点近傍において入力軸２５がダイ９の凸部９ｄによって押し下げられると、入力側ウォーム２５ａによって入力側かさ歯車付きウォームホイール２７が回転し、これに伴って入力側伝達かさ歯車２９ａ、伝達軸２９及び出力側伝達ウォーム２９ｂが回転し、さらに出力側ウォームホイール３１が回転することで、出力側ウォーム３３ａによって出力軸３３が上動するようになっている。
このようにして、ダイ９による成形荷重がカム１６を介して分割パンチ５に伝達される。
なお、入力軸２５の下動量に対する出力軸３３の上動量は、例えば、出力側ウォームホイール３１と入力側かさ歯車付きウォームホイール２７との径を異なるようにすることで調整することができる。
When the input shaft 25 is pushed down by the convex portion 9d of the die 9 in the vicinity of the press forming bottom dead center, the input side worm 25a rotates the worm wheel 27 with the input side bevel gear, and accordingly, the input side transmission bevel gear 29a, As the transmission shaft 29 and the output-side transmission worm 29b rotate and the output-side worm wheel 31 further rotates, the output shaft 33 is moved upward by the output-side worm 33a.
In this way, the molding load by the die 9 is transmitted to the split punch 5 via the cam 16.
The upward movement amount of the output shaft 33 with respect to the downward movement amount of the input shaft 25 can be adjusted, for example, by making the diameters of the output-side worm wheel 31 and the input-side bevel gear-attached worm wheel 27 different.
機械式の動力変換伝達機構の他の例として、ラックとピニオンを用いた機械式動力変換伝達機構４１を図６に示す。
機械式動力変換伝達機構４１は、上下方向にスライド可能に立設された入力側ラック４３と、入力側ラック４３のスライドによって回転する入力側ピニオン４５と、入力側ピニオン４５の回転によってスライドする伝達ラック４７と、伝達ラック４７のスライドによって回転する出力側ピニオン４９と、出力側ピニオン４９の回転によって上下方向にスライドする出力側ラック５１と、カム１６（図１や図４参照）とを備えている。なお、図６においてカム１６の図示は省略している。
入力側ラック４３の上端はダイ９の凸部９ｄによって押し下げ可能なように配置されており、カム１６は出力側ラック５１の上端に取り付けられている。
FIG. 6 shows a mechanical power conversion transmission mechanism 41 using a rack and a pinion as another example of the mechanical power conversion transmission mechanism.
The mechanical power conversion transmission mechanism 41 includes an input side rack 43 erected so as to be slidable in the vertical direction, an input side pinion 45 that rotates by sliding of the input side rack 43, and a transmission that slides by rotation of the input side pinion 45. A rack 47, an output-side pinion 49 that rotates by sliding the transmission rack 47, an output-side rack 51 that slides up and down by the rotation of the output-side pinion 49, and a cam 16 (see FIGS. 1 and 4). Yes. In FIG. 6, the cam 16 is not shown.
The upper end of the input side rack 43 is disposed so as to be pushed down by the convex portion 9 d of the die 9, and the cam 16 is attached to the upper end of the output side rack 51.
なお、機械式動力変換伝達機構４１の各構成のうち、入力側ラック４３が本発明の荷重受け部に相当し、入力側ラック４３（荷重受け部を兼ねている）と入力側ピニオン４５と伝達ラック４７と出力側ピニオン４９とが動力変換部に相当し、出力側ラック５１とカム１６が駆動力伝達部に相当する。 Of the components of the mechanical power conversion transmission mechanism 41, the input side rack 43 corresponds to the load receiving portion of the present invention, and the input side rack 43 (also serving as the load receiving portion) and the input side pinion 45 are transmitted. The rack 47 and the output side pinion 49 correspond to a power conversion unit, and the output side rack 51 and the cam 16 correspond to a driving force transmission unit.
プレス成形下死点近傍において入力側ラック４３がダイ９の凸部９ｄによって押し下げられると、入力側ピニオン４５が回転して伝達ラック４７がスライドし、さらに出力側ピニオン４９が回転することで、出力側ラック５１が上動するようになっている。
このようにして、ダイ９の成形荷重がカム１６を介して分割パンチ５に伝達される。
なお、入力側ラック４３の押し下げ量に対する分割パンチ５の移動量は、例えば、出力側ピニオン４９と入力側ピニオン４５との径を異なるようにすることで調整することができる。
When the input side rack 43 is pushed down by the convex portion 9d of the die 9 in the vicinity of the press forming bottom dead center, the input side pinion 45 rotates, the transmission rack 47 slides, and the output side pinion 49 further rotates, whereby the output The side rack 51 moves up.
In this way, the molding load of the die 9 is transmitted to the split punch 5 via the cam 16.
Note that the amount of movement of the split punch 5 relative to the amount by which the input side rack 43 is pushed down can be adjusted, for example, by making the diameters of the output side pinion 49 and the input side pinion 45 different.
機械式の動力変換伝達機構のさらに他の例として、テコを用いた機械式動力変換伝達機構５５について図７に基づいて説明する。図７は、機械式動力変換伝達機構５５を有する熱間プレス用金型５３を図示したものである。なお、図７において、図１の熱間プレス用金型１や図４の熱間プレス用金型２１と同様のものには同一の符号を付しており、その説明を省略する。 As still another example of the mechanical power conversion transmission mechanism, a mechanical power conversion transmission mechanism 55 using a lever will be described with reference to FIG. FIG. 7 illustrates a hot press die 53 having a mechanical power conversion transmission mechanism 55. In FIG. 7, the same reference numerals are given to the same components as those in the hot pressing die 1 in FIG. 1 and the hot pressing die 21 in FIG. 4, and the description thereof is omitted.
機械式動力変換伝達機構５５は、図７に示すように、上下動可能に立設した作動側リンク部材５７と、棒状からなり支点５９ａを中心に回動可能に設けられ一端が作動側リンク部材５７の下端と当接する回動部材５９と、上下動可能に立設し下端が回動部材５９の他端と当接する従動側リンク部材６１と、カム１６（図４参照）とを有している。
作動側リンク部材５７の上端はダイ９の凸部９ｄによって押し下げ可能なように配置されており、カム１６は従動側リンク部材６１の上端に取り付けられている。その他の構成は上述した熱間プレス用金型１及び熱間プレス用金型２１と同様である。
As shown in FIG. 7, the mechanical power conversion transmission mechanism 55 includes an operation side link member 57 erected so as to be movable up and down, a rod-shaped link member 59 that is rotatable about a fulcrum 59a, and one end of the operation side link member. A rotating member 59 that contacts the lower end of 57, a driven side link member 61 that is erected so that it can move up and down, and whose lower end contacts the other end of the rotating member 59, and a cam 16 (see FIG. 4). Yes.
The upper end of the operating side link member 57 is disposed so as to be pushed down by the convex portion 9 d of the die 9, and the cam 16 is attached to the upper end of the driven side link member 61. Other configurations are the same as those of the hot pressing die 1 and the hot pressing die 21 described above.
なお、機械式動力変換伝達機構５５の各構成のうち、作動側リンク部材５７が本発明の荷重受け部に相当し、作動側リンク部材５７と回動部材５９（支点５９ａ）とが動力変換部に相当し、従動側リンク部材６１とカム１６とが駆動力伝達部に相当する。 Of the components of the mechanical power conversion transmission mechanism 55, the operating side link member 57 corresponds to the load receiving portion of the present invention, and the operating side link member 57 and the rotation member 59 (fulcrum 59a) are the power conversion unit. The driven side link member 61 and the cam 16 correspond to a driving force transmission unit.
プレス成形下死点近傍において作動側リンク部材５７がダイ９の凸部９ｄによって押し下げられると、回動部材５９が支点５９ａを中心に回動し従動側リンク部材６１が上動するようになっている。このようにして、ダイ９の成形荷重がカム１６を介して分割パンチ５に伝達される。
なお、分割パンチ５の移動量は、例えば回動部材５９の支点５９ａの位置を変更することで調整することができる。
When the operating side link member 57 is pushed down by the convex portion 9d of the die 9 in the vicinity of the press forming bottom dead center, the rotating member 59 rotates about the fulcrum 59a and the driven side link member 61 moves upward. Yes. In this way, the molding load of the die 9 is transmitted to the split punch 5 via the cam 16.
The amount of movement of the divided punch 5 can be adjusted by changing the position of the fulcrum 59a of the rotating member 59, for example.
なお上記では、分割パンチ５が幅方向に移動するものを例に挙げて説明したが、分割パンチ５の移動方向は、分割パンチ５が鋼板３を押圧する方向であればよく、例えば、高さ方向や法線ＬW方向に移動するようにしてもよい。このような場合であっても、分割パンチ５の境界Ｒ成形面５ｃの下端とフランジ成形ダイ７のフランジ成形面７ａとが、下死点において面一になるように、これらの高さを設定しておく。 In the above description, the example in which the divided punch 5 moves in the width direction has been described as an example. However, the moving direction of the divided punch 5 may be a direction in which the divided punch 5 presses the steel plate 3. it may be moved in the direction and the normal line L W direction. Even in such a case, these heights are set so that the lower end of the boundary R molding surface 5c of the split punch 5 and the flange molding surface 7a of the flange molding die 7 are flush with each other at the bottom dead center. Keep it.
本発明の熱間プレス用金型１を用いた熱間プレス成形方法の効果を確認する実験を行ったので、その結果について以下に説明する。
本実施例においては、本発明例として図１に示す熱間プレス用金型１を用いたプレス成形を行った。
鋼板は熱間プレス用鋼板の板厚1.6mmとした。プレス成形品は図２に示すハット断面形状部材１７とした。ハット断面形状部材１７の長さは400mm、天板部１７ａの幅は80mm、縦壁部１７ｂの高さは60mm、フランジ部１７ｃの幅は片側15mmとし、パンチ肩Ｒ、ダイ肩Ｒともに5mmとした。
An experiment for confirming the effect of the hot press molding method using the hot press die 1 of the present invention was conducted, and the result will be described below.
In this example, as an example of the present invention, press molding using a hot press die 1 shown in FIG. 1 was performed.
The thickness of the steel plate for hot pressing was 1.6 mm. The press-formed product was a hat cross-sectional shape member 17 shown in FIG. The length of the hat cross-sectional shape member 17 is 400 mm, the width of the top plate portion 17 a is 80 mm, the height of the vertical wall portion 17 b is 60 mm, the width of the flange portion 17 c is 15 mm on one side, and both the punch shoulder R and die shoulder R are 5 mm. did.
鋼板を電気加熱炉でAr3変態点以上である750℃まで加熱した後、プレス成形装置に搬送し、オーステナイト域で熱間プレス成形を開始して（プレス成形工程）、下死点において所定時間（下死点保持時間）保持して冷却した（冷却工程）。
冷却工程においては、本発明例では、上記実施の形態で説明したように、下死点において縦壁成形面５ｂを縦壁部１７ｂに当接させて急冷した。下死点保持時間の違いによる影響を確認するために、下死点保持時間を5秒、10秒、15秒、20秒とした。
冷却後は離型して成形品を取り出した。
また、比較例として図１に示す熱間プレス用金型１の油圧式動力変換伝達機構１１を取り除き、分割パンチ５が移動しないようにして同様のプレス成形を行った。
After heating the steel sheet to 750 ° C, which is higher than the Ar 3 transformation point, in an electric heating furnace, it is transported to a press forming apparatus and hot press forming is started in the austenite region (press forming process), and at a bottom dead center for a predetermined time. (Bottom dead center holding time) Holding and cooling (cooling step).
In the cooling process, in the example of the present invention, as described in the above embodiment, the vertical wall forming surface 5b is brought into contact with the vertical wall portion 17b at the bottom dead center and rapidly cooled. In order to confirm the influence of the difference in bottom dead center retention time, the bottom dead center retention time was set to 5 seconds, 10 seconds, 15 seconds, and 20 seconds.
After cooling, the mold was released and the molded product was taken out.
Further, as a comparative example, the same press molding was performed by removing the hydraulic power conversion transmission mechanism 11 of the hot press die 1 shown in FIG. 1 so that the divided punch 5 did not move.
焼入れ度合いは、長手方向の中央でハット断面形状部材１７を切断し、断面のビッカース硬度（荷重50g）を複数箇所で測定して、該各測定値に基づいて判定した。
測定は図８に示す位置(a)〜位置(n)の１４箇所で行った。なお、図８はハット断面形状部材１７の断面の半分のみを図示している。
天板部１７ａにおいて、位置(a)は天板部１７ａの中央、位置(e)はパンチ肩Ｒが平坦になる位置、位置(b)〜位置(d)は、位置(a)と位置(e)の間を４等分する位置である。
位置(f)はパンチ肩Ｒの中央である。
縦壁部１７ｂにおいて、位置(g)はパンチ肩ＲのＲ止まりの位置、位置(k)はダイ肩ＲのＲ止まりの位置、位置(h)〜位置(j)は、位置(g)と位置(k)の間を４等分する位置である。
位置(l)はダイ肩Ｒ中央である。
フランジ部１７ｃにおいて、位置(m)はダイ肩ＲのＲ止まりの位置、位置(n)は位置(m)とフランジ端の中央である。
The degree of quenching was determined based on each measured value by cutting the hat cross-sectional shape member 17 at the center in the longitudinal direction and measuring the cross-section Vickers hardness (load 50 g) at a plurality of locations.
The measurement was performed at 14 positions (a) to (n) shown in FIG. FIG. 8 shows only half of the cross section of the hat cross-sectional shape member 17.
In the top plate portion 17a, the position (a) is the center of the top plate portion 17a, the position (e) is the position where the punch shoulder R is flat, and the positions (b) to (d) are the positions (a) and ( It is a position that divides e) into four equal parts.
The position (f) is the center of the punch shoulder R.
In the vertical wall portion 17b, the position (g) is the position of the R stop of the punch shoulder R, the position (k) is the position of the R stop of the die shoulder R, and the positions (h) to (j) are the positions (g). This is a position that divides the position (k) into four equal parts.
Position (l) is the center of the die shoulder R.
In the flange portion 17c, the position (m) is the position of the R stop of the die shoulder R, and the position (n) is the position (m) and the center of the flange end.
下死点保持時間20秒の場合における本発明例と比較例についての測定結果を図９に示す。図９において、縦軸がビッカース硬度を表し、横軸が測定位置を表しており、黒丸のプロットが本発明例、白丸のプロットが比較例をそれぞれ表している。
本実験では、ビッカース硬度440を合格基準値とした。
FIG. 9 shows the measurement results for the inventive example and the comparative example when the bottom dead center retention time is 20 seconds. In FIG. 9, the vertical axis represents the Vickers hardness, the horizontal axis represents the measurement position, the black circle plot represents the present invention example, and the white circle plot represents the comparative example.
In this experiment, a Vickers hardness of 440 was used as an acceptable standard value.
比較例の場合、図９に示す通り、縦壁部１７ｂの位置(h)〜位置(j)でビッカース硬度が基準値を下回っており、縦壁部１７ｂの下死点保持中の冷却速度が遅く焼入れが不十分であった（徐冷された）ことを意味している。
一方、本発明例の場合、図９に示す通り、位置(a)〜位置(n)の全てにおいて、ビッカース硬度が基準値の440を上回っており、縦壁部１７ｂの焼入れが十分であったことを意味している。
In the case of the comparative example, as shown in FIG. 9, the Vickers hardness is lower than the reference value at the position (h) to the position (j) of the vertical wall portion 17b, and the cooling rate while maintaining the bottom dead center of the vertical wall portion 17b is It means that quenching was slow (slow cooling).
On the other hand, in the case of the present invention example, as shown in FIG. 9, the Vickers hardness exceeded the reference value of 440 in all the positions (a) to (n), and the vertical wall portion 17b was sufficiently quenched. It means that.
以上のように、本発明を適用することで縦壁部１７ｂを急冷することが可能となり十分に焼入れをすることができ、好適であった。 As described above, by applying the present invention, the vertical wall portion 17b can be rapidly cooled, and can be sufficiently quenched, which is preferable.
次に、下死点保持時間とビッカース硬度の関係について説明する。図１０は縦壁部１７ｂ（位置(h)〜位置(j)）のビッカース硬度と下死点保持時間との関係をグラフ表示したものであり、縦軸はビッカース硬度、横軸は下死点保持時間[秒]をそれぞれ表している。
グラフ中の黒丸のプロットが本発明例、白丸のプロットが比較例をそれぞれ表している。なお、ビッカース硬度は縦壁部１７ｂ（位置(h)〜位置(j)）の平均硬度を用いた。
図１０に示すように、比較例では、図９を用いて説明した通り下死点保持時間が20秒の場合であっても基準のビッカース硬度に至らなかったが、本発明例では20秒の場合はもとより、15秒の場合であっても基準のビッカース硬度を満たす結果となった。
Next, the relationship between bottom dead center holding time and Vickers hardness will be described. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the Vickers hardness and the bottom dead center holding time of the vertical wall portion 17b (position (h) to position (j)), the vertical axis is the Vickers hardness, and the horizontal axis is the bottom dead center. Each holding time [seconds] is shown.
A black circle plot in the graph represents the present invention example, and a white circle plot represents the comparative example. In addition, the average hardness of the vertical wall part 17b (position (h)-position (j)) was used for Vickers hardness.
As shown in FIG. 10, in the comparative example, as described with reference to FIG. 9, even when the bottom dead center retention time was 20 seconds, the standard Vickers hardness was not reached. The result was that the standard Vickers hardness was satisfied even in the case of 15 seconds.
以上のように、本発明を適用することで下死点保持時間を短縮させることが可能であり生産性向上にも資することができる。 As described above, by applying the present invention, the bottom dead center retention time can be shortened, which can contribute to the improvement of productivity.
次に、分割パンチ５で鋼板を押圧することの効果を確認する実験を行ったのでその結果について説明する。
実験は、加熱した試験用鋼板を金型に見立てた一対の工具で両側から挟圧して焼入れをし、焼入れ硬さを計測するというものである。
試験用鋼板はホットプレス用めっき鋼板を用いて、900℃まで加熱し700℃になった時点で工具による挟圧を行った。
焼入れ時間（工具押付け時間）は15秒とし、焼き入れ後にビッカース硬度を計測した。
Next, since the experiment which confirms the effect of pressing a steel plate with the division | segmentation punch 5 was conducted, the result is demonstrated.
In the experiment, the heated test steel sheet is quenched by being clamped from both sides with a pair of tools that look like a mold, and the quenching hardness is measured.
The test steel plate was a hot-press plated steel plate, heated to 900 ° C., and clamped with a tool when the temperature reached 700 ° C.
The quenching time (tool pressing time) was 15 seconds, and the Vickers hardness was measured after quenching.
工具は、本発明の熱間プレス用金型１の分割パンチ５に相当する工具として、図１１に示す平坦な挟圧面を有する平坦工具７１（隙間なし）を用いた。図１１は平坦工具７１で試験用鋼板７３を挟圧している状態を示している。なお、平坦工具７１を用いたときの面圧は20MPaとした。
また、比較のために、図１２に示すような、挟圧面に所定深さの凹陥部７５ａが形成されており、挟圧時に隙間が形成される隙間用工具７５を用いた。凹陥部７５ａの深さは0.05mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mmとした。図１２は、凹陥部７５ａの深さが0.05mmの隙間用工具７５で試験用鋼板７３を挟圧している状態を示している。図１２に示すように、凹陥部７５ａは両方の工具に設け、両方の凹陥部７５ａの深さを足し合わせた量を隙間量（mm）とした。図１２に示すものの場合、隙間量は0.1mmである。
以上のように、隙間量は、平坦工具７１を用いた場合の0mm（隙間なし）、及び隙間用工具７５を用いた場合の0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mmとした。
As the tool, a flat tool 71 (without a gap) having a flat pressing surface shown in FIG. 11 was used as a tool corresponding to the divided punch 5 of the hot pressing die 1 of the present invention. FIG. 11 shows a state in which the test steel plate 73 is clamped by the flat tool 71. The surface pressure when using the flat tool 71 was 20 MPa.
For comparison, a clearance tool 75 having a recessed portion 75a with a predetermined depth formed on the clamping surface as shown in FIG. 12 and forming a clearance during clamping is used. The depth of the recessed portion 75a was 0.05 mm, 0.1 mm, 0.15 mm, 0.2 mm, and 0.25 mm. FIG. 12 shows a state in which the test steel plate 73 is clamped by the clearance tool 75 having a depth of the recessed portion 75a of 0.05 mm. As shown in FIG. 12, the recessed portion 75a was provided in both tools, and the amount obtained by adding the depths of both recessed portions 75a was defined as the gap amount (mm). In the case of the one shown in FIG. 12, the gap amount is 0.1 mm.
As described above, the gap amount was set to 0 mm (no gap) when the flat tool 71 was used, and 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm, and 0.5 mm when the gap tool 75 was used.
実験結果を図１３に示す。図１３において、縦軸はビッカース硬度を表し、横軸は隙間量（mm）を表している。
図１３に示すように、隙間量が0.1mm以上では、隙間なし（隙間量0mm）の場合よりもビッカース硬度が低下している。
このことから、分割パンチ５で鋼板を隙間なく押圧することで、鋼板が急冷され焼入れ硬さを向上させる効果があることが確認された。
The experimental results are shown in FIG. In FIG. 13, the vertical axis represents the Vickers hardness, and the horizontal axis represents the gap amount (mm).
As shown in FIG. 13, when the gap amount is 0.1 mm or more, the Vickers hardness is lower than when there is no gap (gap amount is 0 mm).
From this, it was confirmed that the steel plate was quenched by pressing the steel plate with the split punch 5 without gaps, and the quenching hardness was improved.
次に、実施例２の平坦工具７１と隙間用工具７５を用いて、隙間なしの場合と隙間ありの場合とで、焼入れ時間と焼入れ硬さの関係を調査する実験を行ったので、その結果を説明する。
隙間用工具７５は隙間量が0.1mmのものを用いた。焼入れ時間（工具押付け時間）は1秒、2秒、3秒、5秒、10秒、15秒とした。平坦工具７１を用いたときの面圧は50MPaとした。その他の実験条件は実施例２と同様である。
Next, using the flat tool 71 and the gap tool 75 of Example 2, an experiment was conducted to investigate the relationship between the quenching time and the quenching hardness when there was no gap and when there was a gap. Will be explained.
A clearance tool 75 having a clearance of 0.1 mm was used. The quenching time (tool pressing time) was 1 second, 2 seconds, 3 seconds, 5 seconds, 10 seconds, and 15 seconds. The surface pressure when the flat tool 71 was used was 50 MPa. Other experimental conditions are the same as in Example 2.
実験結果を図１４に示す。図１４において、縦軸はビッカース硬度を表し、横軸は工具押付け時間（秒）を表している。
図１４に示すように、隙間なしの場合、いずれの工具押付け時間であっても450以上のビッカース硬度が得られたのに対し、隙間量0.1mmとした場合では、工具押付け時間が10秒以上でないと450以上のビッカース硬度が得られない。
The experimental results are shown in FIG. In FIG. 14, the vertical axis represents Vickers hardness, and the horizontal axis represents tool pressing time (seconds).
As shown in FIG. 14, when there was no gap, Vickers hardness of 450 or more was obtained at any tool pressing time, whereas when the gap amount was 0.1 mm, the tool pressing time was 10 seconds or more. Otherwise, a Vickers hardness of 450 or higher cannot be obtained.
以上のように、短い焼入れ時間で部品全体に必要な焼入れ硬さを得るには隙間がない方がよく、本発明の熱間プレス成形方法を適用することで生産時間の短縮化の効果が得られることが確認された。 As described above, in order to obtain the quenching hardness required for the entire part in a short quenching time, it is better that there is no gap, and the effect of shortening the production time is obtained by applying the hot press molding method of the present invention. It was confirmed that
次に、実施例２の平坦工具７１を用いて、工具押付け面圧と焼入れ硬さの関係を調査する実験を行ったので、その結果を説明する。
工具押付け面圧は、10MPa、20MPa、40MPa、50MPaとした。焼入れ時間（工具押付け時間）は15秒とした。その他の実験条件は実施例２と同様である。
Next, since the experiment which investigates the relationship between tool pressing surface pressure and quenching hardness using the flat tool 71 of Example 2, the result is demonstrated.
The tool pressing surface pressure was 10 MPa, 20 MPa, 40 MPa, and 50 MPa. The quenching time (tool pressing time) was 15 seconds. Other experimental conditions are the same as in Example 2.
実験結果を図１５に示す。図１５において、縦軸はビッカース硬度を表し、横軸は工具押付け面圧（MPa）を表している。
図１５に示すように、工具押付け面圧が高いほうがより高いビッカース硬度が得られるが、その影響は小さい。
The experimental results are shown in FIG. In FIG. 15, the vertical axis represents the Vickers hardness, and the horizontal axis represents the tool pressing surface pressure (MPa).
As shown in FIG. 15, the higher the tool pressing surface pressure, the higher the Vickers hardness is obtained, but the influence is small.
１ 熱間プレス用金型
３ 鋼板
５ 分割パンチ
５ａ 天板成形面
５ｂ 縦壁成形面
５ｃ 境界Ｒ成形面
５ｄ 傾斜面
５ｅ 縦壁成形面と反対の面
７ フランジ成形ダイ
７ａ フランジ成形面
７ｂ 凹陥部
９ ダイ
９ａ ダイ側天板成形面
９ｂ ダイ側縦壁成形面
９ｃ フランジ成形部
９ｄ 凸部
１１ 油圧式動力変換伝達機構
１２ 第１油圧ピストン
１３ 作動油
１４ 油圧配管
１５ 第２油圧ピストン
１６ カム
１６ａ カム側傾斜面
１７ ハット断面形状部材
１７ａ 天板部
１７ｂ 縦壁部
１７ｃ フランジ部
２１ 熱間プレス用金型（他の態様）
２３ 機械式動力変換伝達機構
２５ 入力軸
２５ａ 入力側ウォーム
２７ 入力側かさ歯車付きウォームホイール
２９ 伝達軸
２９ａ 入力側伝達かさ歯車
２９ｂ 出力側伝達ウォーム
３１ 出力側ウォームホイール
３３ 出力軸
３３ａ 出力側ウォーム
４１ 機械式動力変換伝達機構（他の態様）
４３ 入力側ラック
４５ 入力側ピニオン
４７ 伝達ラック
４９ 出力側ピニオン
５１ 出力側ラック
５３ 熱間プレス用金型（さらに他の態様）
５５ 機械式動力変換伝達機構
５７ 作動側リンク部材
５９ 回動部材
５９ａ 支点
６１ 従動側リンク部材
７１ 平坦工具
７３ 試験用鋼板
７５ 隙間用工具
７５ａ 凹陥部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot press die 3 Steel plate 5 Divided punch 5a Top plate forming surface 5b Vertical wall forming surface 5c Boundary R forming surface 5d Inclined surface 5e Surface opposite to vertical wall forming surface 7 Flange forming die 7a Flange forming surface 7b Recessed portion DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Die 9a Die side top plate molding surface 9b Die side vertical wall molding surface 9c Flange molding part 9d Convex part 11 Hydraulic power conversion transmission mechanism 12 1st hydraulic piston 13 Hydraulic oil 14 Hydraulic piping 15 2nd hydraulic piston 16 Cam 16a Cam Side inclined surface 17 Hat cross-sectional shape member 17a Top plate portion 17b Vertical wall portion 17c Flange portion 21 Hot press die (other modes)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 23 Mechanical power conversion transmission mechanism 25 Input shaft 25a Input side worm 27 Worm wheel with input side bevel gear 29 Transmission shaft 29a Input side transmission bevel gear 29b Output side transmission worm 31 Output side worm wheel 33 Output shaft 33a Output side worm 41 Machine Power conversion transmission mechanism (other modes)
43 Input-side rack 45 Input-side pinion 47 Transmission rack 49 Output-side pinion 51 Output-side rack 53 Hot press die (further aspects)
55 Mechanical power conversion transmission mechanism 57 Actuating side link member 59 Rotating member 59a Support point 61 Driven side link member 71 Flat tool 73 Steel plate for test 75 Tool for gap 75a Recessed part
Claims (2)
パンチと、該パンチ側に移動して該パンチと協働して前記被成形面を成形するダイとを備え、
前記パンチは、前記被成形面を成形する成形面が、該成形面に対向するダイ側成形面方向に移動可能な分割パンチからなり、
成形時における前記ダイの成形荷重を、前記分割パンチを前記ダイ側成形面方向に移動させる駆動力に変換する動力変換伝達機構を有し、
該動力変換伝達機構は、下死点付近において前記ダイの成形荷重を受ける荷重受け部と、該荷重受け部によって受けた荷重を、前記分割パンチを移動させる駆動力に変換する動力変換部と、該動力変換部で変換された動力を前記分割パンチに伝達する駆動力伝達部を備えてなることを特徴とする熱間プレス用金型。 A hot press mold for molding a molded product having a molding surface in which the normal direction of the molding surface intersects the load application direction by press molding a heated steel plate,
A punch, and a die that moves to the punch side and forms the molding surface in cooperation with the punch,
The punch is composed of a split punch in which a molding surface for molding the molding surface is movable in a die-side molding surface direction facing the molding surface,
The forming load of the die during molding, have a power conversion transmission mechanism which converts the divided punch driving force for moving the die-side forming surface direction,
The power conversion transmission mechanism includes a load receiving portion that receives a molding load of the die in the vicinity of bottom dead center, a power conversion portion that converts a load received by the load receiving portion into a driving force for moving the divided punch, A hot press die characterized by comprising a driving force transmitting portion for transmitting the power converted by the power converting portion to the split punch .
オーステナイト域まで加熱したプレス成形前の鋼板を、前記熱間プレス用金型を用いてオーステナイト温度域でプレス成形を開始して成形を行う成形工程と、下死点近傍において前記分割パンチを移動させて前記鋼板に分割パンチを当接させる分割パンチ当接工程と、分割パンチを鋼板に当接させた状態で保持して鋼板を冷却する冷却工程とを備えたことを特徴とする熱間プレス成形方法。 A hot press forming method for hot press forming a steel plate using the hot press mold according to claim 1,
Forming the steel sheet before press forming heated to the austenite region by starting press forming in the austenite temperature region using the hot pressing mold, and moving the divided punch near the bottom dead center A hot press forming comprising: a split punch abutting step for bringing the split punch into contact with the steel plate; and a cooling step for cooling the steel plate while holding the split punch in contact with the steel plate Method.
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