JP6275521B2 - Method for manufacturing collision reinforcing material for vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両用衝突補強材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a vehicle collision reinforcing material and a method for manufacturing the same.
ドアインパクトビーム等に代表される車両用衝突補強材の分野では、補強材の衝突安全性能の向上及び軽量化を図るために、ホットプレス加工法(熱間プレス加工法)が採用される傾向にある。ちなみにホットプレス加工法(熱間プレス加工法)とは、焼入れ可能な金属の板材を出発材料とし、この金属板材を所定の高温度にまで加熱し、この加熱された金属板材を相対的に低温のプレス型でプレス成形することにより付形と焼入れとを同時達成するプレス加工法をいう。 In the field of vehicle impact reinforcement materials such as door impact beams, hot press working methods (hot press working methods) tend to be used to improve the impact safety performance and weight of the reinforcing materials. is there. By the way, the hot press working method (hot press working method) starts with a hardenable metal plate material, heats the metal plate material to a predetermined high temperature, and heats the heated metal plate material at a relatively low temperature. This is a press working method that simultaneously achieves shaping and quenching by press molding with a press die.
従来、ホットプレス加工法で作られた車両用部品に対して別部品を取り付けたい場合(例えば、ホットプレス加工法で作られたドアインパクトビームに対して発泡樹脂製のエネルギー吸収パッドを取り付けたい場合など)には、別部品取り付け用のナット(孔の内壁面に雌ねじが形成された取付け用ナット)をホットプレス部品に対して事後的に溶接していた(図2参照)。ちなみに、自動車用構造材の鋼板部分にナットをプロジェクション溶接する技術としては、例えば特許文献1,2及び3がある。 Conventionally, if you want to attach another part to a vehicle part made by hot press processing method (for example, if you want to attach an energy absorbing pad made of foamed resin to a door impact beam made by hot press processing method) Etc.), a nut for mounting another component (a mounting nut having an internal thread formed on the inner wall surface of the hole) was subsequently welded to the hot-pressed component (see FIG. 2). Incidentally, as a technique for projection welding a nut to a steel plate portion of an automotive structural material, there are, for example, Patent Documents 1, 2, and 3.
しかしながら、ホットプレス部品に対するナット溶接には種々の問題点があった。例えば、イ):溶接強度の不足によるナット剥がれ、ロ):溶接時のスパッタ付着によるネジ不良(つまり、溶接時に溶融金属の飛沫がネジ溝又はネジ山に付着して正規のネジ形状を阻害すること)、ハ):溶接時の入熱によるネジピッチの不良(ネジの変形)、ニ):溶接時に発生した残留応力に伴う溶接個所の遅れ破壊、などである。
なお、特許文献2及び3は、遅れ破壊の問題を考慮したものであるが、上記のようなナット溶接の問題点の全てを解消するものではない。
However, there are various problems in nut welding for hot-pressed parts. For example, a): nut peeling due to lack of welding strength, b): screw failure due to spatter adhesion during welding (that is, splash of molten metal adheres to the screw groove or thread during welding and hinders the normal screw shape) B): Defects in screw pitch due to heat input during welding (deformation of screws); d) Delayed fracture of the weld due to residual stress generated during welding.
Patent Documents 2 and 3 consider the problem of delayed fracture, but do not solve all the problems of nut welding as described above.
本発明の目的は、ナット溶接によることなく、別部品取り付け用雌ねじ部が形成された車両用衝突補強材の製造方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the collision reinforcement material for vehicles in which the internal thread part for another component attachment was formed, not by nut welding.
請求項1の発明は、車両用衝突補強材を製造する方法であって、
焼入れ可能な金属からなる金属板材を800℃以上の高温度に加熱する加熱工程と、
前記高温状態の金属板材を相対的に低温の一対のプレス型でプレス成形すると共に前記一対のプレス型による型締め状態を維持することにより、金属板材への付形と焼入れとを行うプレス工程と、
前記一対のプレス型による型締め時で且つ前記金属板材が400℃以上の温度を保っているときに、前記金属板材の一部に対しバーリング加工を施すことにより、当該金属板材の表面から突出した円筒状フランジ部を有するバーリング加工部を形成するバーリング工程と、
前記一対のプレス型による型締め時で且つ前記金属板材が400℃以上の温度を保っているときに、前記バーリング加工に続いてタッピング加工を施すことにより、前記バーリング加工部の孔の内壁面に雌ねじ部を形成するタッピング工程と、
前記金属板材の温度が400℃未満となった後に、前記一対のプレス型を離間させる型開き工程と、
を備えてなることを特徴とする車両用衝突補強材の製造方法である。
The invention of claim 1 is a method of manufacturing a vehicle collision reinforcing material,
A heating step of heating a metal plate made of a quenchable metal to a high temperature of 800 ° C. or higher;
A pressing process for forming and quenching the metal plate material by press-molding the metal plate material in a high temperature state with a pair of relatively low temperature press dies and maintaining a clamping state with the pair of press dies; ,
When clamping with the pair of press dies and when the metal plate material is maintained at a temperature of 400 ° C. or higher, a part of the metal plate material is subjected to burring to protrude from the surface of the metal plate material. A burring step of forming a burring portion having a cylindrical flange portion;
When the mold is clamped by the pair of press dies and the metal plate is kept at a temperature of 400 ° C. or higher, tapping is performed subsequent to the burring, thereby forming an inner wall surface of the hole of the burring portion. A tapping process for forming the female screw part;
A mold opening step of separating the pair of press dies after the temperature of the metal plate is less than 400 ° C .;
It is a manufacturing method of the collision reinforcement material for vehicles characterized by comprising.
本発明の方法によれば、ナット溶接によることなく、概ね「熱間プレス加工を受ける板状部と、前記板状部の一部に対しバーリング加工を施すことで形成される、前記板状部の表面から突出した円筒状フランジ部を有するバーリング加工部と、前記バーリング加工部の孔の内壁面に形成された雌ねじ部と、を備えてなる車両用衝突補強材」を効率的且つ低コストで製造することができる。特に、バーリング加工及びタッピング加工(雌ねじ部の形成)は、金属板材が400℃以上の温度を保った状態、つまり金属板材が焼入れされる前の非硬化状態で行われるため、各加工を無理なく円滑に行うことができると共に、残留応力を極力小さく抑制することができる。 According to the method of the present invention, the plate-like portion is generally formed by performing a burring process on a part of the plate-like portion and a plate-like portion subjected to hot pressing without using nut welding. A vehicle collision reinforcing material comprising a burring portion having a cylindrical flange portion protruding from the surface of the rim and a female thread portion formed on the inner wall surface of the hole of the burring portion at an efficient and low cost. Can be manufactured. In particular, the burring process and the tapping process (formation of the internal thread portion) are performed in a state in which the metal plate material is maintained at a temperature of 400 ° C. or higher, that is, in an uncured state before the metal plate material is quenched. It can be performed smoothly and the residual stress can be suppressed as small as possible.
請求項2の発明は、請求項1に記載の車両用衝突補強材の製造方法において、
前記バーリング工程及びそれに続く前記タッピング工程では、タッピングパンチが使用され、当該タッピングパンチは、先端部がバーリング加工用のパンチ部として形成されていると共に、前記先端部に続く中間部分がタッピング加工用のねじ切り部として形成されている、ことを特徴とする。
The invention of claim 2 is a method of manufacturing a vehicle collision reinforcing material according to claim 1 ,
In the burring step and the subsequent tapping step, a tapping punch is used, and the tapping punch has a tip portion formed as a punch portion for burring processing, and an intermediate portion following the tip portion is used for tapping processing. It is formed as a threaded part.
バーリング加工用のパンチ部とタッピング加工用のねじ切り部とが連続一体化したタッピングパンチを用いることで、バーリング加工及びそれに続くタッピング加工(雌ねじ部の形成)を短時間で効率的に実施することができる。 By using a tapping punch in which a punching part for burring and a threaded part for tapping are continuously integrated, burring and subsequent tapping (formation of a female thread) can be performed efficiently in a short time. it can.
本発明によれば、別部品取り付け用雌ねじ部が形成された車両用衝突補強材を、ナット溶接によることなく準備することができ、ナット溶接に伴う種々の問題点を回避することができる。また、部品コスト及び製造コストを低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the collision reinforcement material for vehicles in which the internal thread part for another component attachment was formed can be prepared without using nut welding, and the various problems accompanying nut welding can be avoided. Moreover, component cost and manufacturing cost can be reduced.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、車両用衝突補強材の一種であるドアインパクトビーム10の一例を示す。後述の図5〜10によって明らかとなるように、ドアインパクトビーム10は、その横断面形状がいわゆるハット形をなしており、そのハット形の両裾部分の一つを形成する長板状の側部フランジ11に少なくとも1つの別部品取り付け部12が設けられている。従来、図2に示すように、別部品取り付け部12は、側部フランジ11に貫通形成された孔13の上位置において側部フランジ表面に溶接されたナット14によって構成されていた。ちなみに、ナット14の中心孔の内壁面には、雌ねじ部15が形成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a
これに対し、本実施形態では図3に示すように、長板状の側部フランジ11における別部品取り付け部12は、側部フランジ11に対しバーリング加工を施すことで形成されるバーリング加工部21と、そのバーリング加工部21の孔の内壁面に形成された雌ねじ部22とから構成されている。ここで、本実施形態のバーリング加工部21は、側部フランジ11の板厚(T)相当の深さを有する孔(ベース孔23a)を形作っている孔周辺部23と、その孔周辺部23の直上に位置して側部フランジ11の一方表面から突出した円筒状フランジ部24とからなる。孔周辺部23によって区画形成される孔(ベース孔23a)と、円筒状フランジ部24によって区画形成される孔(延長孔24a)とは、内径が同一であり、両孔(23a,24a)によって連続した一連の貫通孔25が構築される。この貫通孔25は側部フランジ11に対して直交している。そして、この一連の貫通孔25の内壁面の全体に、タッピング加工によって雌ねじ部22が形成されている。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the separate
次に、図4〜図10を参照して、別部品取り付け部12付きドアインパクトビーム10の製造手順の一実施形態を説明する。
Next, with reference to FIGS. 4-10, one Embodiment of the manufacture procedure of the
本実施形態では、一対のプレス型として、固定型たる下型31と、可動型たる上型32とが用いられる。上型32は下型31に対して垂直方向に接近(接合)及び離間可能に設けられている。下型31及び上型32は、協働して金属板材40に所望の形状を付与するための凹凸形状を有している(図5では、上型に中央凸部32a、下型に中央凹部31a)。図5に示すように、上型32には更に、タッピングパンチ34及びその駆動機構38が設けられている。
In the present embodiment, a fixed
図4に示すように、タッピングパンチ34は全体として丸棒状をした加工工具である。タッピングパンチ34の先端部(図4では下端部)は、バーリング加工用のパンチ部35として構成されている。また、タッピングパンチ34の先端部に続く中間部分は、その外周面に螺旋状のネジ山が設けられたタッピング加工用のねじ切り部36として構成されている。そして、タッピングパンチの基端部37(図4では上端部)は駆動機構38(図5参照)と作動連結されている。
As shown in FIG. 4, the tapping
駆動機構38は、図示しない電動モータ及びギヤ伝達系を備えており、タッピングパンチ34をその中心軸線周りで回転させながら垂直方向に上下動するための機構である。この駆動機構38の作用により、上型内部の待機室32bに収められたタッピングパンチ34は、下型31に対して出没(突出および没入)することができる。なお、下型31には、上型32に取り付けられたタッピングパンチ34と対向する位置において、上型32から突出したタッピングパンチ34の先端部分を受け入れるための受容領域としての凹部31bが設けられている。
The
ホットプレス加工に先だち、出発材料となる金属板材40が、材料鋼板を所定の平面形状にブランキングすることで用意される。金属板材40は、例えば板厚が1〜2mmのホットプレス加工用の高張力鋼板である。
Prior to hot pressing, a
続いて、ブランキングした金属板材40を、電気加熱炉等の加熱装置(図示略)で800℃以上、好ましくは800〜1050℃の温度(本例では約900℃)に加熱する。そして、高温状態の金属板材40を、図5に示すように型開き状態の下型31に向けて高速搬送し、下型31上にセットする。このとき、上型32は下型31の上方に待機すると共に、タッピングパンチ34は上型32内に没入した状態にある。
Subsequently, the blanked
金属板材40のセット完了後、上型32を下型31に向けて下動させ、図6に示すように、上型32が下死点位置に達したところで上下両型により金属板材40をプレス成形(即ち付形)する。なお、図6は、金属板材40を横断面ハット形にプレス成形した状態を示しており、図6では、上型の中央凸部32a(及び下型の中央凹部31a)の左右に位置する上型32の下面部(及び下型31の上面部)によって、ドアインパクトビームの側部フランジ11が造形されている。図6に示す上型32の下死点到達時を型締め開始時(t=0秒)として、その後、この型締め状態が所定時間(本例では約10秒間)維持される。
After the setting of the
上型32の下死点到達(即ち型締め開始)と同時に、駆動機構38によってタッピングパンチ34が回転しながら下降(下方突出)する。すると図7に示すように、タッピングパンチ先端のパンチ部35が、右側の側部フランジ11の一部を下向きに押し出すようにして貫通し、その結果、当該側部フランジ11には、円筒状フランジ部24を含むバーリング加工部21が形成される。このバーリング加工は、型締め開始時(t=0秒)から約1秒以内に完了する。このため、プレス成形後の金属板材40は依然として、マルテンサイト変態を開始する前の温度である400℃以上の温度を保っている。
Simultaneously with reaching the bottom dead center of the upper mold 32 (that is, starting mold clamping), the tapping
図7のバーリング加工に引き続いて、タッピングパンチ34は回転しながら更に下降する。すると図8に示すように、タッピングパンチのねじ切り部36がバーリング加工部21の貫通孔25内に進入し、当該貫通孔25の内壁面全体に螺旋状に溝が切られた雌ねじ部22を形成する。このタッピング加工は、型締め開始時(t=0秒)から、3秒乃至5秒の時間帯で完了する。このため、プレス成形後の金属板材40は依然として、マルテンサイト変態を開始する前の温度である400℃以上の温度を保っている。なお、金属板材40が400℃以上の温度を保っているため、ねじ切り部36による塑性加工(タッピング加工)を円滑に行うことができる。
Following the burring process of FIG. 7, the tapping
バーリング加工部21の貫通孔25全体に対するタッピング加工が完了したら、駆動機構38はタッピングパンチ34を逆回転させながら上昇させ、図9に示すように、バーリング加工部21内からタッピングパンチ34を離脱させ、上型の待機室32b内に没入させる。タッピングパンチ34の離脱後退には5秒程度の時間を要する。この約5秒の後、つまり型締め開始時から概ね10秒後(t=約10秒)には、金属板材の温度が400℃を下回って200〜250℃程度にまで低下し、マルテンサイト変態が起きて金属板材40への焼入れが達成される。
When the tapping process on the entire through-
型締め開始時から約10秒が経過し焼入れが完了したところで、図10に示すように、上型32を下型31から離間させ型開きすることで、側部フランジ11に別部品取り付け部12(バーリング加工部21及び雌ねじ部22)が付与されたドアインパクトビーム10を得ることができる。
When quenching is completed after about 10 seconds have elapsed from the start of mold clamping, the
[実施形態の効果]
本実施形態によれば、別部品取り付け部12を有するドアインパクトビーム10を、従来例のごときナット溶接によることなく、ホットプレス加工に付随した一連のバーリング加工及びタッピング加工によって得ることができる。従って、ナット溶接に伴う種々の問題点(上記イ、ロ、ハ、ニの各項参照)を回避することができる。また、ナットの不採用により、部品コスト及び製造コストを低減することができる。
[Effect of the embodiment]
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、ホットプレス加工のプロセスの中で一連のバーリング加工及びタッピング加工を同時的又は同期的に施すことができるため、加工箇所の位置精度を向上させることができる。 According to the present embodiment, since a series of burring and tapping can be performed simultaneously or synchronously in the hot press process, the position accuracy of the processing location can be improved.
更に、雌ねじ部22の必要深さ(図3に雌ねじストローク長Lとして示す)を得る場合でも、図3の実施形態によれば、図2の従来例に比べて、側部フランジ11表面からの別部品取り付け部12の突出高hを低くすることができる。すなわち、図2の従来例では、側部フランジ11に貫通形成された孔13の内壁面に雌ねじは形成されず、側部フランジ表面に溶接されたナット14の中心孔の内壁面にのみ雌ねじ部15が形成される。それ故、必要な雌ねじストローク長Lはナット14の高さh14によって決まり、その結果、図2の従来例における取り付け部12の突出高hは、h=h14=L、となる。
Furthermore, even when the required depth of the internal thread portion 22 (shown as the internal thread stroke length L in FIG. 3) is obtained, according to the embodiment of FIG. The protrusion height h of the separate
これに対し図3の実施形態では、側部フランジ11に貫通形成されたベース孔23aおよび円筒状フランジ部24の延長孔24aによって構成される一連の貫通孔25の内壁面に雌ねじ部22が形成される。それ故、必要な雌ねじストローク長Lは、側部フランジ11の板厚Tと円筒状フランジ部24の高さh24によって決まる(L=T+h24)。その結果、図3の実施形態における取り付け部12の突出高hは、h=h24=L−T、となる。従って、図3の突出高h(=h24)<図2の突出高h(=h14)となり、本実施形態によれば、従来例に比べて、側部フランジ11表面からの別部品取り付け部12の突出高hを低くすることができる。
On the other hand, in the embodiment of FIG. 3, the
本発明を適用可能な車両用衝突補強材としては、ドアインパクトビームの他に、バンパーリインフォースメント、車体骨格を構成するピラー材(いわゆるAピラー、Bピラー等)等を例示することができる。 Examples of the vehicle impact reinforcing material to which the present invention can be applied include bumper reinforcement, pillar materials (so-called A pillars, B pillars, and the like) that form a vehicle body skeleton, in addition to door impact beams.
10…ドアインパクトビーム(車両用衝突補強材)、
11…側部フランジ(板状部)、
12…別部品取り付け部、
21…バーリング加工部、
22…雌ねじ部、
23…孔周辺部、
23a…ベース孔、
24…円筒状フランジ部、
24a…延長孔、
25…一連の貫通孔(23a+24a)、
31…下型(固定プレス型)、
32…上型(可動プレス型)、
34…タッピングパンチ、
35…タッピングパンチのパンチ部、
36…タッピングパンチのねじ切り部、
40…金属板材。
10: Door impact beam (vehicle collision reinforcement),
11 ... side flange (plate-like part),
12 ... Separate component mounting part,
21 ... Burring processing part,
22 ... female thread,
23 ... peripheral part of hole,
23a ... Base hole,
24 ... cylindrical flange,
24a ... Extension hole,
25 ... A series of through holes (23a + 24a),
31 ... Lower mold (fixed press mold),
32 ... Upper mold (movable press mold),
34 ... Tapping punch,
35 ... Tapping punch part,
36 ... tapping punch threaded part,
40: Metal plate material.
Claims (2)
焼入れ可能な金属からなる金属板材を800℃以上の高温度に加熱する加熱工程と、
前記高温状態の金属板材を相対的に低温の一対のプレス型でプレス成形すると共に前記一対のプレス型による型締め状態を維持することにより、金属板材への付形と焼入れとを行うプレス工程と、
前記一対のプレス型による型締め時で且つ前記金属板材が400℃以上の温度を保っているときに、前記金属板材の一部に対しバーリング加工を施すことにより、当該金属板材の表面から突出した円筒状フランジ部を有するバーリング加工部を形成するバーリング工程と、
前記一対のプレス型による型締め時で且つ前記金属板材が400℃以上の温度を保っているときに、前記バーリング加工に続いてタッピング加工を施すことにより、前記バーリング加工部の孔の内壁面に雌ねじ部を形成するタッピング工程と、
前記金属板材の温度が400℃未満となった後に、前記一対のプレス型を離間させる型開き工程と、
を備えてなることを特徴とする車両用衝突補強材の製造方法。 A method of manufacturing a vehicle impact reinforcement,
A heating step of heating a metal plate made of a quenchable metal to a high temperature of 800 ° C. or higher;
A pressing process for forming and quenching the metal plate material by press-molding the metal plate material in a high temperature state with a pair of relatively low temperature press dies and maintaining a clamping state with the pair of press dies; ,
When clamping with the pair of press dies and when the metal plate material is maintained at a temperature of 400 ° C. or higher, a part of the metal plate material is subjected to burring to protrude from the surface of the metal plate material. A burring step of forming a burring portion having a cylindrical flange portion;
When the mold is clamped by the pair of press dies and the metal plate is kept at a temperature of 400 ° C. or higher, tapping is performed subsequent to the burring, thereby forming an inner wall surface of the hole of the burring portion. A tapping process for forming the female screw part;
A mold opening step of separating the pair of press dies after the temperature of the metal plate is less than 400 ° C .;
The manufacturing method of the collision reinforcement material for vehicles characterized by comprising.
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