JP7087568B2 - 熱間プレス加工方法及び加工装置 - Google Patents

Description

本発明は熱間プレス加工方法及び加工装置に関する。

この種の熱間プレス加工方法として、２枚以上の金属板を各々の少なくとも一部が互いに重なったプレス成形品に加工する方法が一般に知られている。例えば、特許文献１には、複数の溶着部で接合されて重ね合わされた２枚以上の金属板からなる接合板を加熱する加熱工程と、成形凹部を有するダイと該成形凹部に対応する成形凸部を有するパンチとの間に接合板を配置する配置工程と、ダイとパンチで接合板をプレスすることにより成形凹部と成形凸部に対応した成形部を形成する成形工程と、を備えた熱間プレス加工方法が開示されている。

特開２０１７－１４０６３６号公報

特許文献１に記載の方法では、接合板の加熱工程において、２枚のワーク（金属板）の重なった部分の温度上昇が他の部分に比して遅れることから、サイクルタイムが長くなる。また、接合板の曲げ加工において、２枚のワークの溶着部（ナゲット）にせん断力が加わって、その溶着部の破損やワークの歪みを招く懸念がある。

本発明は、上述の如き溶着部を予め設けることなく、２枚のワークが少なくとも一部において互いに重なり且つ位置ずれを生じないように係合してなるプレス成形品を得ること、そして、サイクルタイムの延長化問題を解決することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、２枚のワークのうちの一方を加熱し、両ワークのプレス工程において、両ワークを互いにずれないように係合させるようにした。

ここに開示する熱間プレス加工方法は、第１ワークと第２ワークを各々の少なくとも一部が互いに重なったプレス成形品に加工する方法であって、
上記第１ワーク及び上記第２ワークのうちの一方をプレス成形前に他方と重ねることなく加熱する加熱工程と、
上記第１ワーク及び上記第２ワーク各々をプレス成形用の上型と下型の間に搬入する搬入工程と、
上記上型を下降させることにより、上記第１ワークと上記第２ワークが各々の少なくとも一部において互いに重なったプレス成形品を得るプレス工程とを備え、
上記上型と下型の間に搬入される上記第１ワークは、上記第２ワークを該第１ワークに対してずれないように係合させるための係合部を有していて、
上記プレス工程において、上記第２ワークにおける上記第１ワークの上記係合部に対応する部位を塑性変形させて該係合部に係合させ、
上記第１ワーク及び上記第２ワークのうちの上記係合部に係合するように塑性変形される上記第２ワークを加熱することを特徴とする。

この方法によれば、第１及び第２の両ワークの一方を加熱してプレス成形するから、成形性が良好になる。また、プレス成形前のワークの昇温に時間がかかることが避けられるため、サイクルタイムの短縮に有利になる。そうして、プレス工程において、第２ワークを部分的に塑性変形させて第１ワークの係合部に係合させるから、第１ワーク及び第２ワークを所定形状にプレス成形するとともに、当該係合によって両ワークを互いにずれない状態にすることができる。

ここに、本発明は、上記プレス成形後に両ワークの重なり部分にスポット溶接等の接合加工を追加することを排除するものではない。そのような追加工を行なう場合でも、既に両ワークが互いにずれないように係合しているから、その加工は容易であり、例えば、スポット溶接であれば、その打点数を減らすことも可能になる。

従って、本発明は、両ワークをプレス成形前に溶着させるケースに比べて、追加工を行なう場合でも、サイクルタイムが長くなることはなく、かえって、その短縮が図れ、しかも、ナゲットの損壊による強度低下や、ワークの歪みも避けられる。

さらに、本発明によれば、第２ワークを第１ワークの係合部に係合するように塑性変形させることが容易になる。しかも、この第２ワークの冷却による熱収縮を利用して、第１ワークの係合部に対する第２ワークの係合を強化することも可能になる。

一実施形態では、上記下型は上方に突出した凸状成形面を備え、
上記第１ワークを、上記下型の上記凸状成形面に倣った形状に成形しておいて上記下型の上記凸状成形面に嵌め、
上記プレス工程において、上記第２ワークを上記第１ワークの外面に倣った形状に成形する。

これによれば、予め成形されて下型の凸状成形面に嵌められた第１ワークの外面を成形面として、第２ワークをプレス成形することができる。上型の下降によってプレス成形されるのは加熱された第２ワークのみであるから、プレス成形が容易になり、第２ワークを塑性変形させて第１ワークの係合部に確実に係合させる上で有利になる。

一実施形態では、上記プレス工程において、上記第２ワークに上記第１ワークの下縁から下方へ張り出した張出し部を形成し、上記第１ワークの下縁を上記係合部として、上記第２ワークの張出し部を塑性変形させて上記第１ワークの当該下縁に係合させる。

これによれば、第１ワークの下縁を係合部として、この下縁に第２ワークの張出し部を係合させるから、第１ワークに新たに係合部を設ける必要がなく、工数の削減ないしは生産性の向上に有利になる。

一実施形態では、上記第１ワークは上記第２ワークに向かって開口した凹部又は孔を有し、
上記プレス工程において、上記第１ワークの上記凹部又は孔の縁を上記係合部として、上記第２ワークにおける上記第１ワークの上記凹部又は孔に対応する部位を塑性変形させて上記縁に係合させる。

これにより、第１ワークと第２ワークを互いにずれないように係合させることができる。

ここに開示する別の熱間プレス加工方法は、第１ワークと第２ワークを各々の少なくとも一部が互いに重なったプレス成形品に加工する方法であって、
上記第１ワーク及び上記第２ワークのうちの一方をプレス成形前に他方と重ねることなく加熱する加熱工程と、
上記第１ワーク及び上記第２ワーク各々をプレス成形用の上型と下型の間に搬入する搬入工程と、
上記上型を下降させることにより、上記第１ワークと上記第２ワークが各々の少なくとも一部において互いに重なったプレス成形品を得るプレス工程とを備え、
上記上型と下型の間に搬入される上記第１ワークは、上記第２ワークを該第１ワークに対してずれないように係合させるための係合部を有していて、
上記プレス工程において、上記第２ワークにおける上記第１ワークの上記係合部に対応する部位を塑性変形させて該係合部に係合させ、
上記第１ワークと上記第２ワークとによって断面ハット状のプレス成形品を得ることを特徴とする。例えば、自動車の断面ハット状車体構成部品、車体の断面ハット状骨格構成部品、又は自動車の断面ハット状ピラー部品を得ることができる。

ここに開示する熱間プレス加工装置は、第１ワークと第２ワークを各々の少なくとも一部が互いに重なったプレス成形品に加工する装置であって、
上記第１ワークは上記第２ワークを該第１ワークに対してずれないように係合させるための係合部を有し、且つ上記第１ワーク及び上記第２ワークのうちの一方が加熱されてプレス成形に供されるものであり、
上記第１ワークと上記第２ワークが各々の少なくとも一部において互いに重なったプレス成形品を得るためのプレス成形用の上型及び下型を備え、
上記上型及び上記下型のうちの上記第２ワークが接触する型に、上記第２ワークにおける上記第１ワークの上記係合部に対応する部位を該係合部に係合するように塑性変形させる係合用の成形部が設けられていることを特徴とする。

これによれば、上記熱間プレス加工方法を実施して、サイクルタイムの短縮を図りながら、第１ワークと第２ワークが互いにずれないように係合したプレス成形品を得ることができる。

上記装置の一実施形態では、上記第１ワーク及び上記第２ワークのうちの、上記係合部に係合するように塑性変形される上記第２ワークが加熱される。これによれば、これによれば、第２ワークを第１ワークの係合部に係合するように塑性変形させることが容易になる。しかも、この第２ワークの冷却による熱収縮を利用して、第１ワークの係合部に対する第２ワークの係合を強化することも可能になる。

上記装置の一実施形態では、上記下型は上方に突出した凸状成形面を備え、
上記第１ワークは、上記下型の上記凸状成形面に倣った形状に成形されていて上記下型の上記凸状成形面に嵌められ、上記第２ワークが上記第１ワークの外面に倣った形状に成形される。

これによれば、予め成形されて下型の凸状成形面に嵌められた第１ワークを成形面として、第２ワークをプレス成形することができる。上型の下降によってプレス成形されるのは加熱された第２ワークのみであるから、プレス成形が容易になり、第２ワークを塑性変形させて第１ワークの係合部に確実に係合させる上でも有利になる。

上記装置の一実施形態では、上記上型及び下型は、上記第２ワークに上記第１ワークの下縁から下方へ張り出した張出し部を形成するものであり、
上記係合用の成形部は、上記第１ワークの下縁を上記係合部として、上記第２ワークの張出し部を塑性変形させて上記第１ワークの当該下縁に係合させる。

これによれば、第１ワークの下縁を第２ワークが係合する係合部とするから、第１ワークに新たに係合部を設ける必要がなく、工数の削減ないしは生産性の向上に有利になる。

上記装置の一実施形態では、上記第１ワークは上記第２ワークに向かって開口した凹部又は孔を有し、
上記係合用成形部は、上記第１ワークの上記凹部又は孔の縁を上記係合部として、上記第２ワークにおける上記第１ワークの上記凹部又は孔に対応する部位を塑性変形させて該上記縁に係合させる。

これによれば、第１ワークと第２ワークを互いにずれないように係合させることができる。

上記装置の一実施形態では、上記第１ワークと上記第２ワークとによって断面ハット状のプレス成形品を得る。例えば、自動車の断面ハット状車体構成部品、車体の断面ハット状骨格構成部品、又は自動車の断面ハット状ピラー部品を得ることができる。

本発明に係る熱間プレス加工方法及び熱間プレス加工装置各々によれば、サイクルタイムの短縮を図りながら、第１ワークと第２ワークが互いにずれないように係合したプレス成形品を得ることができる。

実施形態１に係る熱間プレス加工装置の上型と下型の間にワークを搬入した状態を示す断面図。 同熱間プレス加工装置の上型を下降させた状態を示す断面図。 同熱間プレス加工装置によるワークのプレス状態を示す断面図。 同熱間プレス加工装置におけるプレス成形品の脱型状態を示す断面図。 実施形態２に係るプレス成形品の断面図。 実施形態２に係る図１と同様の断面図。 実施形態２に係る図３と同様の断面図。 実施形態３に係るプレス成形品の断面図。 実施形態３に係る第１ワーク成形用金型の断面図。 実施形態３に係る図１と同様の断面図。 実施形態３に係る図３と同様の断面図。 実施形態４に図１と同様の断面図。 実施形態４に係る図３と同様の断面図。 実施形態５に図１と同様の断面図。 実施形態５に係る図３と同様の断面図。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜実施形態１＞
図１乃至図４に本実施形態に係る熱間プレス加工装置１を示す。熱間プレス加工装置１は、プレス成形により、図４に示すように第１ワーク２と第２ワーク３が少なくとも一部において互いに重なった高張力鋼製プレス成形品４を得るものである。

（プレス成形品）
本実施形態のプレス成形品４は、断面形状がハット状であり、具体的には、自動車の車体の骨格を構成するピラー部品である。第２ワーク３がフランジ３ａを有する断面ハット状のピラー本体を形成し、第１ワーク２がピラー本体を内側から補強する断面ハット状の補強パッチ（言わば、内パッチ構造）になっている。

プレス成形品４においては、第２ワーク３は、第１ワーク２の両側の下縁５から下方に張り出した張出し部６を有する。この第２ワーク３の張出し部６には、第１ワーク２の下縁５から張り出した際（きわ）から第１ワーク２の板厚分だけ内側に突出した塑性変形部７が形成されていて、この塑性変形部７が第１ワーク２の下縁５に係合している。

すなわち、第１ワーク２の下縁５は、第２ワーク３を第１ワーク２に対してずれないように係合させるための係合部を構成しており、この下縁５と塑性変形部７の係合により、第１ワーク２と第２ワーク３とは互いに位置ずれしないように一体化している。ここに、第２ワーク３が第１ワーク２を塑性変形部７によって下から言わば抱きかかえる形になっている。

プレス成形品４においては、第２ワーク３の塑性変形部７がプレス成形品４の長手方向に間隔をおいて複数箇所に設けられている。なお、プレス成形品４の長手方向の全長にわたって、或いは当該長手方向の所定範囲にわたって、連続して延びる塑性変形部７を設けてもよい。

（熱間プレス加工装置）
図１に示すように、熱間プレス加工装置１は、上記プレス成形品４を得るための金型、すなわち、プレス成形用の上型１１及び下型１２を備える。上型１１は上型ホルダ１３に固定されている。上型ホルダ１３はプレス機械の昇降するスライダ（図示省略）に取り付けられている。下型１２は下型ホルダ１４に固定されている。

下型１２は、上方に突出した凸状成形面１５を備えている。上型１１は、下型１２の凸状成形面１５に対応する凹状成形面１６を備えている。上型１１及び下型１２には、プレス成形品４をプレス状態で型冷却するための液状冷媒（例えば、冷却水）が供給される冷媒通路１７，１８が設けられている。

第１ワーク２は、予め断面ハット状に成形されており、上型１１と下型１２の間に搬入されて、下型１２の凸状成形面１５に嵌められる。第２ワーク３は、平板状のブランク材であって、プレス成形前に所定温度（オーステナイト温度域）に加熱されて、上型１１と下型１２の間の第１ワーク２の上に搬入される。

ここに、第１ワーク２については、加熱したブランク材をプレス成形すると同時にプレス状態で冷却させるホットスタンプによって成形しておくことができる。或いは、冷間プレスによって第１ワーク２を成形しておくようにしてもよい。

上型１１の凹状成形面１６の傾斜した両側面には、下型１２の凸状成形面１５に嵌められた第１ワーク２の下縁５に対応する部位において内側に突出した係合用の成形部１９が形成されている。上型１１が下型１２に向かって下降したとき、係合用の成形部１９が第２ワーク３における第１ワーク２の下縁５に対応する部位を内側に塑性変形させる。これにより、下縁５に係合する塑性変形部７が形成される。係合用の成形部１９は、上型１１の長手方向に間隔をおいて複数箇所に設けられている。

係合用の成形部１９の形状は、断面くの字状になっていて、その上部はプレス成形品４の脱型を可能とするべく略垂直になっている。係合用の成形部１９の略垂直になった上部に続く下部は外側へ下降傾斜した下向きの斜面になっている。

（熱間プレス加工方法）
［加熱工程］
プレス成形前の平板状の第２ワーク２を所定温度（オーステナイト温度域）に加熱する。

［搬入工程］
図１に示すように、予めハット状に成形した第１ワーク２を上型１１と下型１２の間に搬入して、下型１２の凸状成形面１５に嵌める。加熱された第２ワーク３を上型１１と下型１２の間に搬入して第１ワーク２の上に位置付ける。

［プレス工程］
図２及び図３に示すように、上型１１を下降させて第２ワーク３を上型１１の凹状成形面１６及び下型１２の凸状成形面１５に倣った形状に成形する。この場合、下型１１に嵌められた第１ワーク２の外面は、第２ワーク３をハット状に成形する成形面の一部を構成することになる。すなわち、第２ワーク３の上部の下面は第１ワーク２の外面に倣った形状に成形される。

同時に、上型１１の係合用の成形部１９が、第１ワーク２の下縁５から張り出した第２ワーク３の張出し部６の際を内側に塑性変形させて第１ワーク２の下縁５に係合する塑性変形部７を形成する。

［冷却工程］
上型１１と下型１２によって第１ワーク２と第２ワーク３をプレスした状態において、上型１１及び下型１２の冷媒通路１７，１８に冷媒を通す。これにより、第２ワーク３は、型冷却されて焼入れ状態になる。すなわち、第２ワーク３が硬化する。冷媒は、第１ワーク２と第２ワーク３がプレス状態になる直前から冷媒通路１７，１８に供給するようにしてもよい。

［脱型工程］
図４に示すように、上型１１を上昇させてプレス成形品４を脱型する。プレス成形品４においては、第２ワーク３側の冷却による熱収縮によって、第１ワーク２の下縁５に対する第２ワーク３の塑性変形部７の係合が強くなる。

［搬出工程］
脱型したプレス成形品４を次の加工ステーション等に送るべく、下型１２から取り上げてベルトコンベヤ等の搬送装置に移載する。

（溶接工程）
プレス成形品４には、第１ワーク２と第２ワーク３の結合を強化すべく、必要に応じて、第１ワーク２と第２ワーク３の重なり部分にスポット溶接を行なう。

＜実施形態２＞
（プレス成形品）
図５に本実施形態に係るプレス成形品２１を示す。このプレス成形品２１も、断面形状はハット状であり、自動車の車体の骨格を構成するピラー部品である。このプレス成形品２１では、実施形態１のブレス成形品４とは違って、第１ワーク２２がフランジ２２ａを有する断面ハット状のピラー本体を形成し、第２ワーク２３がピラー本体を外側から補強する断面ハット状の補強パッチ（言わば、外パッチ構造）になっている。

第１ワーク２２の両側の傾斜部には係合孔２４が形成されている。この係合孔２４はワーク長手方向に延びる長孔になっている。第２ワーク２３の両側の下端の内側に突出した塑性変形部２５が第１ワーク２２の係合孔２４に入って該係合孔２４の縁に係合している。この係合により、第１ワーク２２と第２ワーク２３とは互いに位置ずれしないように一体化している。

第１ワーク２２の係合孔２４は、プレス成形品２１の長手方向に間隔をおいて複数箇所に設けられ、これに対応して、第２ワーク２３の塑性変形部２５もプレス成形品２１の長手方向に間隔を置いて複数箇所に設けられている。

（熱間プレス加工装置）
図６に示すように、熱間プレス加工装置は、上記プレス成形品２１を得るための金型であるプレス成形用の上型２６及び下型２７を備える。

実施形態１と同じく、上型２６はプレス機械のスライダに取り付けられる上型ホルダに固定され、下型２７は下型ホルダに固定されている。下型２７は上方に突出した凸状成形面２８を備え、上型２６は下型２７の凸状成形面２８に対応する凹状成形面２９を備えている。上型２６及び下型２７には冷媒通路３１，３２が設けられている。

第１ワーク２２は、予め両側の傾斜部に係合孔２４を有する断面ハット状に成形されており、上型２６と下型２７の間に搬入されて、下型２７の凸状成形面２８に嵌められる。第２ワーク２３は、平板状のブランク材であって、予め所定温度（オーステナイト温度域）に加熱されて、上型２６と下型２７の間の第１ワーク２２の上に搬入される。

第１ワーク２２については、ホットスタンプ又は冷間プレスによって成形しておくことができる。

上型２６の凹状成形面２９の傾斜した両側面には、下型２７の凸状成形面２８に嵌められた第１ワーク２２の係合孔２４に対応する部位において内側に突出した係合用の成形部３３が形成されている。上型２６が下型２７に向かって下降したとき、係合用の成形部３３が第２ワーク２３における第１ワーク２２の係合部２４に対応する部位を内側に塑性変形させることにより、この係合孔２４の縁に係合する塑性変形部２５を成形する。

係合用の成形部３３について説明すると、本実施形態の上型２６の傾斜した両側面は、中間に段部を備えて下部が上部よりも相対的に内側に張り出しており、その段部が係合用の成形部３３になっている。係合用の成形部３３は、プレス成形品２１の脱型を可能とするべく略垂直になっている。

（熱間プレス加工方法）
［加熱工程］
プレス成形前の平板状の第２ワーク２３を所定温度（オーステナイト温度域）に加熱する。

［搬入工程］
図６に示すように、予めハット状に成形した第１ワーク２２を上型２６と下型２７の間に搬入して、下型２７の凸状成形面２８に嵌める。そして、加熱された第２ワーク２３を上型２６と下型２７の間に搬入して第１ワーク２２の上に位置付ける。

［プレス工程］
図７に示すように、上型２６を下降させて第２ワーク２３を上型２６の凹状成形面２９及び下型２７に嵌められた第１ワーク２２の外面に倣った形状に成形する。このとき、上型２６の係合用の成形部３３が、第２ワーク２３の下端を内側に塑性変形させて第１ワーク２２の係合孔２４の縁に係合する塑性変形部２５を形成する。

［冷却工程］
上型２６と下型２７によって第１ワーク２２と第２ワーク２３をプレスした状態において、上型２６及び下型２７の冷媒通路３１，３２に冷媒を通す。これにより、第２ワーク２３は、型冷却されて焼入れ状態になる。すなわち、第２ワーク２３が硬化する。冷媒は、第１ワーク２２と第２ワーク２３がプレス状態になる直前から冷媒通路３１，３２に供給するようにしてもよい。

［脱型工程］
上型２６を上昇させてプレス成形品２１を脱型する。プレス成形品２１においては、第２ワーク２３側の冷却による熱収縮によって、第１ワーク２２の係合孔２４の縁に対する第２ワーク２３の塑性変形部２５の係合が強くなる。

［搬出工程］
脱型したプレス成形品２１を次の加工ステーション等に送るべく、下型２７から取り上げてベルトコンベヤ等の搬送装置に移載する。

（溶接工程）
プレス成形品２１には、第１ワーク２２と第２ワーク２３の結合を強化すべく、必要に応じて、第１ワーク２２と第２ワーク２３の重なり部分にスポット溶接を行なう。

＜実施形態３＞
実施形態１及び実施形態２では、第１ワーク又は第２ワークの端部を両ワークの係合に利用しているが、図８乃至図１１に示すように、両ワークを互いに重なった部分において互いにずれないように係合させてもよい。

（プレス成形品）
図８にプレス成形品４１の概略構成を示すように、このプレス成形品４１は断面ハット状のピラー本体を形成する第１ワーク４２と、補強パッチ（外パッチ構造）としての第２ワーク４３とを頂部において係合させてなる。すなわち、第１ワーク４２の頂部には外側（上方）に略垂直に突出した係合部としての係合凸部４４が形成されている。そして、第２ワーク４３の頂部に、第１ワーク４２の係合凸部４４に嵌合して係合している塑性変形部４５が形成されている。係合凸部４４及び塑性変形部４５は、プレス成形品４１の長手方向に間隔をおいて複数箇所に設けられている。

係合凸部４４及び塑性変形部４５の平面形状としては、円形、角形、星形など任意の形状を採用することができる。

図９に第１ワーク４２を成形するための金型を示す。下型４６は、上方に突出した凸状成形面４７を備え、該凸状成形面４７の頂部に上方に突出した凸部４８を有する。上型４９は、下型４６の凸状成形面４７に対応する凹状成形面５１を備え、該凹状成形面５１に下型４６の凸部４８に対応する凹部５２を有する。凸部４８は下型４６の長手方向に間隔をおいて複数箇所に設けられ、これに対応して、凹部５２も上型４９の長手方向に間隔をおいて複数箇所に設けられている。上型４９及び下型４６には冷媒通路５３，５４が設けられている。

加熱した平板状ブランク材５０を上型４９と下型４６によってプレスすることにより（ホットプレス）、図８に示す係合凸部４４を有する断面ハット状の第１ワーク４２を得る。

（熱間プレス加工装置）
図１０及び図１１にプレス成形品４１を得るための熱間プレス加工装置の金型を示す。下型５５は、第１ワーク４２を成形するための下型４６と同じ構成であり、凸状成形面５６の頂部に上方に突出した凸部５７を有する。上型５８は、下型５５の凸状成形面５７に対応する凹状成形面５９の奥部に、塑性変形部４５を形成するための凹状の係合用の成形部６１を有する。凸部５９は下型５５の長手方向に間隔をおいて複数箇所に設けられ、これに対応して、嵌合用の成形部６１も上型５８の長手方向に間隔をおいて複数箇所に設けられている。上型５８及び下型５５には冷媒通路６２，６３が設けられている。

（熱間プレス加工方法）
［加熱工程］
プレス成形前の平板状の第２ワーク４３を所定温度に加熱する。

［搬入工程］
予め成形した断面ハット状の第１ワーク４２を上型５８と下型５５の間に搬入して下型５５の凸状成形面５６に嵌める。加熱した平板状の第２ワーク４３を上型５８と下型５５の間に搬入して第１ワーク４２の上に位置付ける。

［プレス工程］
上型５８を下降させて第２ワーク４３を上型５８の凹状成形面５９及び下型５５に嵌められた第１ワーク４２の外面に倣った形状に成形する。このとき、上型５８の係合用の成形部６１が、第２ワーク４３の頂部を塑性変形させて第１ワーク４２の係合凸部４４に係合する上方へ凸になった塑性変形部４５を形成する。

［冷却工程］
上型５８と下型５５によって第１ワーク４２と第２ワーク４３をプレスした状態において、上型５８及び下型５５の冷媒通路６２，６３に冷媒を通す。これにより、第２ワーク４３は、型冷却されて焼入れ状態になる（硬化する）。冷媒は、第１ワーク４２と第２ワーク４３がプレス状態になる直前から冷媒通路６２，６３に供給するようにしてもよい。

［脱型工程］
上型５８を上昇させてプレス成形品４１を脱型する。プレス成形品４１においては、第２ワーク４３側の冷却による熱収縮によって、第２ワーク４３の塑性変形部４５が第１ワーク４２の係合凸部４４に焼嵌めされた状態になる。これにより、第１ワーク４２の係合凸部４４に対する第２ワーク４３の塑性変形部４５の係合が強くなる。

得られたプレス成形品４１において、第１ワーク４２と第２ワーク４３は、係合凸部４４と凹状の塑性変形部４５との係合により互いにずれないように一体化した状態になっている。

［搬出工程］
脱型したプレス成形品４１を次の加工ステーション等に送るべく、下型５５から取り上げてベルトコンベヤ等の搬送装置に移載する。

（溶接工程）
プレス成形品４１には、第１ワーク４２と第２ワーク４３の結合を強化すべく、必要に応じて、第１ワーク４２と第２ワーク４３の重なり部分にスポット溶接を行なう。

（その他）
プレス成形品４１は、第１ワーク４２がピラー本体であり、第２ワーク４３が補強パッチとして第１ワーク４２の外側に設けられた外パッチ構造になっているが、本実施形態は内パッチ構造にも適用することができる。すなわち、実施形態１と同様に、第２ワークをピラー本体とし、第１ワークを補強パッチとしてピラー本体の内側に設ける構造である。

＜実施形態４＞
図１２及び図１３に示すように、本実施形態は、実施形態３と同じく、第１ワーク７１と第２ワーク７２を互いに重なった部分において係合させるようにしたものである。

すなわち、第１ワーク７１と第２ワーク７２を重ねてなるプレス成形品は、自動車の車体の骨格を構成する断面ハット状のピラー部品である。第１ワーク７１の頂部には第２ワーク７２側（上側）に向かって開口した係合部としての係合凹部７３が形成されている。係合凹部７３は第１ワーク７１の長手方向に間隔をおいて複数箇所に設けられている。第２ワーク７２の頂部には第１ワーク７１の係合凹部７３に係合する下方へ凸になった塑性変形部８０が形成されている。当該プレス成形品においては、第１ワーク７１と第２ワーク７２は、係合凹部７３と凸状の塑性変形部８０との係合により互いにずれないように一体化した状態になっている。

図１２及び図１３は上記プレス成形品を得るための金型（上型７４及び下型７５）を示す。なお、図１２及び図１３では冷媒通路の図示を省略している。

断面ハット状のプレス成形品を形成すべく、下型７５は上方に凸になった凸状成形面７６を有し、上型７４は凸状成形面７６に対応する下方に開口した凹状成形面７８を有する。下型７５の凸状成形面７６の頂部には、第１ワーク７１の係合凹部７３の形成によって下方へ突出した部分を嵌める凹部７７が形成されている。上型７４の凹状成形面７８の奥部には、第２ワーク７２に塑性変形部８０を形成するための下方に突出した係合用の成形部７９が設けられている。

予め断面ハット状に形成され、その頂部に係合凹部７３を有する第１ワーク７１を上型７４と下型７５の間に搬入し、下型７５の凸状成形面７６に嵌める。第１ワーク７１の係合凹部７３の形成によって下方に突出した部分は下型７５の頂部に形成された凹部７７に嵌める。上型７４と下型７５の間に搬入される第２ワーク７２は、予め加熱した平板状のブランク材であり、これを第１ワーク７１の上に載せる（図１２）。

上型７４を下降させて第２ワーク７２を上型７４の凹状成形面７８及び下型７５に嵌められた第１ワーク７１の外面に倣った形状に成形する。このとき、上型７４の係合用の成形部７９が、第２ワーク７２の頂部を塑性変形させて第１ワーク７１の係合凹部７３に係合する下方へ凸になった塑性変形部８０を形成する（図１３）。そうして、第１ワーク７１及び第２ワーク７２をプレス状態で型冷却した後、脱型する。

プレス成形品の冷却後、第１ワーク７１と第２ワーク７２の重なり部分に必要に応じてスポット溶接を行なう。

本実施形態も、実施形態３と同じく、外パッチ構造及び内パッチ構造のいずれにも実施することができる。

また、係合凹部７３及び塑性変形部８０の平面形状としては、実施形態３と同じく、任意の形状を採用することができる。

＜実施形態５＞
図１４及び図１５に示すように、本実施形態も、実施形態３，４と同じく、第１ワーク８１と第２ワーク８２を互いに重なった部分において係合させるようにしたものである。

すなわち、第１ワーク８１と第２ワーク８２を重ねてなるプレス成形品は、自動車の車体の骨格を構成する断面ハット状のピラー部品である。第１ワーク８１の頂部には、第２ワーク８２側（上側）に向かって開口した係合部としての係合孔８３が形成されている。係合孔８３は第１ワーク８１の長手方向に間隔をおいて複数箇所に設けられている。第２ワーク８２の頂部の貫通孔部に形成された塑性変形部（フランジ）９０が第１ワーク８１の係合孔８３の縁に係合している。この係合により、第１ワーク８１と第２ワーク８２は、互いにずれないように一体化した状態になっている。

図１４及び図１５は上記プレス成形品を得るための金型（上型８４及び下型８５）を示す。なお、図１４及び図１５では冷媒通路の図示を省略している。

断面ハット状のプレス成形品を形成すべく、下型８５は上方に凸になった凸状成形面８６を有し、上型８４は凸状成形面７６に対応する下方に開口した凹状成形面８８を有する。上型８４の凹状成形面８８の奥部には、下方に突出した係合用の成形部（バーリングポンチ）８９が設けられている。係合用の成形部８９は、上型８４の長手方向に間隔をおいて複数箇所に設けられている。

予め断面ハット状に形成され、その頂部に係合孔８３を有する第１ワーク８１を上型８４と下型８５の間に搬入し、下型８５の凸状成形面８６に嵌める。上型８４と下型８５の間に搬入される第２ワーク８２は、予め加熱した平板状のブランク材であり、第１ワーク８１の係合孔８３に対応する位置にバーリング用孔９１が設けられている。この第２ワーク８２を第１ワーク８１の上に載せる（図１４）。

上型８４を下降させて第２ワーク８２を上型８４の凹状成形面８８及び下型８５に嵌められた第１ワーク８１の外面に倣った形状に成形する。このとき、上型８４の係合用の成形部８９が、第２ワーク８２のバーリング用孔９１に進入して該第２ワーク８２の頂部を塑性変形させて第１ワーク８１の係合孔８３の縁に係合する塑性変形部（フランジ）９０を形成する（図１５）。そうして、第１ワーク８１及び第２ワーク８２をプレス状態で型冷却した後、脱型する。

得られたプレス成形品においては、第１ワーク８１と第２ワーク８２は、係合孔８３の縁と塑性変形部（フランジ）９０との係合により互いにずれないように一体化した状態になっている。

プレス成形品の冷却後、第１ワーク８１と第２ワーク８２の重なり部分に必要に応じてスポット溶接を行なう。

本実施形態も、実施形態３，４と同じく、外パッチ構造及び内パッチ構造のいずれにも実施することができる。

また、係合孔８３及び塑性変形部９０の平面形状としては、実施形態３，４と同じく、任意の形状を採用することができる。

＜その他＞
上記各実施形態ではプレス状態でのワークの焼入れ硬化に型冷却を採用したが、金型から液状冷媒をプレス成形品に向けて噴出させてプレス成形品を冷媒で直接冷却するようにしてもよい。

上記各実施形態は、第１ワーク及び第２ワークの一方を補強パッチとするケースであるが、第１ワークと第２ワークが互いに全体にわたって重なったプレス成形品や、第１ワークと第２ワーク各々の一部が互いに重なったプレス成形品を得るケースにも、本発明は適用することができる。

１ 熱間プレス加工装置
２，２２，４２，７１，８１ 第１ワーク
３，２３，４３，７２，８２ 第２ワーク
４，２１，４１ プレス成形品
５ 第１ワークの下縁（係合部）
６ 第２ワーク張出し部
７，２５，４５，８０，９０ 塑性変形部
１１，２６，５８，７４，８４ 上型
１２，２７，５５，７５，８５ 下型
１５，２８，５６，７６，８６ 凸状成形面
１６，２９，５９，７８，８８ 凹状成形面
１９，３３，６１，７９，８９ 係合用の成形部
２４，８３ 係合孔（係合部）
４４ 係合凸部（係合部）
７３ 係合凹部（係合部）

Claims (14)

1. 第１ワークと第２ワークを各々の少なくとも一部が互いに重なったプレス成形品に加工する熱間プレス加工方法であって、
   上記第１ワーク及び上記第２ワークのうちの一方をプレス成形前に他方と重ねることなく加熱する加熱工程と、
   上記第１ワーク及び上記第２ワーク各々をプレス成形用の上型と下型の間に搬入する搬入工程と、
   上記上型を下降させることにより、上記第１ワークと上記第２ワークが各々の少なくとも一部において互いに重なったプレス成形品を得るプレス工程とを備え、
   上記上型と下型の間に搬入される上記第１ワークは、上記第２ワークを該第１ワークに対してずれないように係合させるための係合部を有していて、
   上記プレス工程において、上記第２ワークにおける上記第１ワークの上記係合部に対応する部位を塑性変形させて該係合部に係合させ、
   上記加熱工程において、上記第１ワーク及び上記第２ワークのうちの、上記係合部に係合するように塑性変形される上記第２ワークを加熱することを特徴とする熱間プレス加工方法。
2. 請求項１において、
   上記下型は上方に突出した凸状成形面を備え、
   上記第１ワークを、上記下型の上記凸状成形面に倣った形状に成形しておいて上記下型の上記凸状成形面に嵌め、
   上記プレス工程において、上記第２ワークを上記第１ワークの外面に倣った形状に成形することを特徴とする熱間プレス加工方法。
3. 請求項２において、
   上記プレス工程において、上記第２ワークに上記第１ワークの下縁から下方へ張り出した張出し部を形成し、上記第１ワークの下縁を上記係合部として、上記第２ワークの張出し部を塑性変形させて上記第１ワークの当該下縁に係合させることを特徴とする熱間プレス加工方法。
4. 請求項１において、
   上記第１ワークは上記第２ワークに向かって開口した凹部又は孔を有し、
   上記プレス工程において、上記第１ワークの上記凹部又は孔の縁を上記係合部として、上記第２ワークにおける上記第１ワークの上記凹部又は孔に対応する部位を塑性変形させて上記縁に係合させることを特徴とする熱間プレス加工方法。
5. 第１ワークと第２ワークを各々の少なくとも一部が互いに重なったプレス成形品に加工する熱間プレス加工方法であって、
   上記第１ワーク及び上記第２ワークのうちの一方をプレス成形前に他方と重ねることなく加熱する加熱工程と、
   上記第１ワーク及び上記第２ワーク各々をプレス成形用の上型と下型の間に搬入する搬入工程と、
   上記上型を下降させることにより、上記第１ワークと上記第２ワークが各々の少なくとも一部において互いに重なったプレス成形品を得るプレス工程とを備え、
   上記上型と下型の間に搬入される上記第１ワークは、上記第２ワークを該第１ワークに対してずれないように係合させるための係合部を有していて、
   上記プレス工程において、上記第２ワークにおける上記第１ワークの上記係合部に対応する部位を塑性変形させて該係合部に係合させ、
   上記第１ワークと上記第２ワークとによって断面ハット状のプレス成形品を得ることを特徴とする熱間プレス加工方法。
6. 請求項５において、
   上記断面ハット状のプレス成形品が自動車の車体構成部品であることを特徴とする熱間プレス加工方法。
7. 請求項５において、
   上記断面ハット状のプレス成形品が自動車の車体の骨格構成部品であることを特徴とする熱間プレス加工方法。
8. 請求項５において、
   上記断面ハット状のプレス成形品が自動車のピラー部品であることを特徴とする熱間プレス加工方法。
9. 第１ワークと第２ワークを各々の少なくとも一部が互いに重なったプレス成形品に加工する熱間プレス加工装置であって、
   上記第１ワークは上記第２ワークを該第１ワークに対してずれないように係合させるための係合部を有し、且つ上記第１ワーク及び上記第２ワークのうちの一方が加熱されてプレス成形に供されるものであり、
   上記第１ワークと上記第２ワークが各々の少なくとも一部において互いに重なったプレス成形品を得るためのプレス成形用の上型及び下型を備え、
   上記上型及び上記下型のうちの上記第２ワークが接触する型に、上記第２ワークにおける上記第１ワークの上記係合部に対応する部位を該係合部に係合するように塑性変形させる係合用の成形部が設けられていることを特徴とする熱間プレス加工装置。
10. 請求項９において、
    上記第１ワーク及び上記第２ワークのうちの、上記係合部に係合するように塑性変形される上記第２ワークが加熱されることを特徴とする熱間プレス加工装置。
11. 請求項１０において、
    上記下型は上方に突出した凸状成形面を備え、
    上記第１ワークは、上記下型の上記凸状成形面に倣った形状に成形されていて上記下型の上記凸状成形面に嵌められ、上記第２ワークが上記第１ワークの外面に倣った形状に成形されることを特徴とする熱間プレス加工装置。
12. 請求項１１において、
    上記上型及び下型は、上記第２ワークに上記第１ワークの下縁から下方へ張り出した張出し部を形成するものであり、
    上記係合用の成形部は、上記第１ワークの下縁を上記係合部として、上記第２ワークの張出し部を塑性変形させて上記第１ワークの当該下縁に係合させることを特徴とする熱間プレス加工装置。
13. 請求項１０において、
    上記第１ワークは上記第２ワークに向かって開口した凹部又は孔を有し、
    上記係合用の成形部は、上記第１ワークの上記凹部又は孔の縁を上記係合部として、上記第２ワークにおける上記第１ワークの上記凹部又は孔に対応する部位を塑性変形させて該上記縁に係合させることを特徴とする熱間プレス加工装置。
14. 請求項９乃至請求項１３のいずれか一において、
    上記第１ワークと上記第２ワークとによって断面ハット状のプレス成形品を得ることを特徴とする熱間プレス加工装置。

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