WO2018083814A1 - ホットプレス加工装置並びにホットプレス加工方法 - Google Patents
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- C21D1/673—Quenching devices for die quenching
Definitions
- the present invention relates to a hot press working apparatus that heats a steel blank to its quenching temperature, shapes the heated blank using a low-temperature mold and quenches the blank, and its hot press.
- the present invention relates to a hot press processing method using an apparatus.
- a blank material to be shaped is heated to a quenching temperature (austenite temperature) such as 750 to 1000 ° C., and is introduced into a mold in a heated state and molded.
- the heated blank is hardened and quenched by being rapidly cooled by a low-temperature mold immediately before the mold is clamped and transformed into a martensite structure. Therefore, the hot press process can produce a high-strength press-molded product at a low cost without an independent quenching process. Therefore, it is suitable for vehicle body parts manufactured by press molding such as automobile door impact beams or center pillars, and thus has been widely adopted.
- this hot press working apparatus is configured to have a die including a die a as a movable die and a punch b as a fixed die.
- the die a has a concave fitting portion d formed at the center portion of the die side molding surface portion c.
- the punch b has a raised portion f formed in accordance with the recessed fitting portion d at the center of the punch side molding surface portion e.
- the outer edge h of the punch-side molding surface part e constitutes a trimming tool i in cooperation with the trimming blade g formed on the outer edge of the die-side molding surface c.
- the conventional hot press processing apparatus configured as described above first introduces a blank material j heated to the quenching temperature between the die side molding surface portion c and the punch side molding surface portion e. .
- the die a is moved toward the punch b, the concave fitting portion d of the die side molding surface portion c is fitted to the raised portion f of the punch side molding surface portion e, and the blank material j is molded.
- the protruding portion k is formed in a predetermined shape on the blank material j. While being formed gradually, the trimming blade g of the die side molding surface portion c comes into contact with the blank material j.
- protrusions to the blank material j are obtained by further moving the die a to the punch b side from the state in which the trimming blade g of the die side molding surface portion c is in contact with the blank material j.
- the formation of the part k further proceeds.
- the surplus margin at the peripheral edge of the blank material j is obtained by the cooperation of the outer edge h and the trimming blade g.
- the trimming process is started by bending the trim part m as a part.
- the trim part m is pulled from the blank material j and cut (broken) by the cooperation of the trimming blade g and the outer edge part h, and trimming is performed. Processing ends (state shown in FIG. 8).
- the blank material j is rapidly cooled and quenched and hardened by being cooled by a cooling device (not shown). Thereby, the blank material j is shape
- the conventional hot press molding technique is a technique in which the blank material is also heated to its quenching temperature, and the heated steel material is shaped and quenched by a die composed of a low-temperature die a and punch b. . Trimming with the trimming tool i is performed in an uncured state during press molding of the blank material with such a mold.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-248253
- Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-92946
- trimming of the trim portion m is performed while the trim portion m remains in a non-holding state where the punch b is not supported, that is, in a so-called hollow cut state. Processing is in progress.
- the trim portion m In the trimming process of cutting the trim portion m by the aerial cutting, the trim portion m is left in the non-holding state. As a result, in the process of cutting the trim portion m by bending it with the trimming tool i, the blank material j “Burr” is formed on the cut surface existing on the component side of the press-formed product.
- the completed press-formed product was increased in man-hours due to the addition of the manual work, leading to high costs. Since the burr is quenched and cured together with the press-formed product, the deburring operation becomes more difficult. From this point, the cost of the press-formed product is increased.
- the present invention eliminates the occurrence of burrs in the press-formed product due to the trimming process in the hot press molding process even when the trimming process is performed on the blank material in a high temperature state. Accordingly, there is provided a hot press working apparatus and a hot press working method capable of eliminating the deburring work performed after molding, reducing the work man-hours, and reducing the cost of the product.
- a hot press working apparatus is a press molding that shapes a preheated blank material into a shape of a press-molded product by clamping a punch having a molding surface portion and a die having a molding surface portion. Means may be included.
- the said hot press processing apparatus may have a trim part cutting means which trims the trim part as a surplus part which is a structure outside part of the said press-molded product in the said blank material.
- the hot press processing apparatus may include quench hardening means for quenching and hardening the heated blank material by rapidly cooling when the punch and the die are clamped.
- the trim part cutting means may include a trim presser step portion that is formed so as to protrude toward the punch side at an outer peripheral edge portion of the die side molding surface portion.
- the trim part cutting means has a trimming tool comprising a trimming blade formed at the tip corner at the inner peripheral edge of the trim presser step and a tip corner formed at the outer peripheral edge of the punch-side molding surface. You can do it.
- the trim part cutting means may include a cut holder disposed along an outer peripheral edge of the punch side molding surface so as to face the trim presser step.
- the trim partial cutting means is provided on the punch side, and supports the cut holder so as to be able to approach and separate from the trim presser step portion in a state where the cut holder is elastically biased toward the trim presser step portion side. You may have a body.
- the trim portion is placed between the trim presser step portion and the cut holder of the spring structure. You may clamp in the state to which the elastic force was provided.
- the cut holder is subjected to the pressing force of the trim presser step portion and the cut holder is opposed to the elastic force of the spring structure body along the outer peripheral edge portion of the punch side molding surface portion.
- the quench hardening means may quench the blank material by final clamping of the punch and the die after the trim part is cut by the trim part cutting means.
- the hot press processing method is a hot press processing method using a hot press processing apparatus.
- the hot press processing apparatus may include a press molding means for shaping a preheated blank material into a shape of a press-molded product by clamping a punch having a molding surface portion and a die having a molding surface portion.
- the hot press processing apparatus may include trim part cutting means for trimming a trim part which is a surplus part which is a part outside the structure of the press-formed product in the blank material.
- the hot press processing apparatus may include quench hardening means for quenching and hardening the heated blank material by rapidly cooling when the punch and the die are clamped.
- the trim part cutting means may include a trim presser step portion that is formed so as to protrude toward the punch side at an outer peripheral edge portion of the die side molding surface portion.
- the trim part cutting means has a trimming tool comprising a trimming blade formed at the tip corner at the inner peripheral edge of the trim presser step and a tip corner formed at the outer peripheral edge of the punch side molding surface. You can do it.
- the trim part cutting means may include a cut holder disposed along an outer peripheral edge of the punch side molding surface so as to face the trim presser step.
- the trim partial cutting means is provided on the punch side, and supports the cut holder so as to be able to approach and separate from the trim presser step portion in a state where the cut holder is elastically biased toward the trim presser step portion side.
- the trim presser step portion and the cut holder You may provide the process of clamping a trim part in the state to which the elastic force of the said spring structural body was provided.
- the cut holder is subjected to the pressing force of the trim presser step portion and the cut holder is opposed to the elastic force of the spring constituting body while the punch side forming surface portion is pressed.
- the hot press working method includes a step in which the quench hardening means quenches the blank material by final clamping of the punch and the die after the trim part is cut by the trim part cutting means. You may be prepared.
- the cut holder that holds the trim portion in cooperation with the trim presser step portion is configured to be supported by the spring structure.
- the trim presser step portion presses and moves the cut holder against the elastic force of the spring constituting body as the press forming operation of the die proceeds.
- the spring structure contracts, and the trim holder gradually increases the holding force of the trim portion with the trim presser step portion while increasing the reaction force.
- the degree of contraction of the spring structure is still small, and the reaction force exerted on the cut holder by the spring structure is small.
- the clamping force between the cut holder and the trim presser step is very slight. Therefore, drawing of the blank material into both the molding surfaces of the die and the punch can be performed with almost no resistance, and the flow of the blank material into the both molding surface portions is not hindered.
- the blank can be formed into a desired plate thickness or a desired shape with a punch and a die to obtain a desired press-formed product.
- the clamping force between the cut holder and the trim presser step portion before the trim portion is excised is because the degree of expansion and contraction of the spring structure is very slight.
- a temperature decrease due to heat radiation of the previously heated blank is suppressed.
- the material cannot flow into the forming die constituting the die and the punch due to the early curing of the blank material. Therefore, the occurrence of the worst phenomenon such as the material cracking of the blank can be prevented.
- a press-molded product having a desired strength can be formed at the time of cooling and quenching the blank material which is performed by finally clamping the punch and die.
- the degree of contraction of the spring structure that supports the cut holder is such that the trim presser step portion greatly contracts the spring structure in accordance with the die clamping operation. It grows by going. Accordingly, a large reaction force is generated on the trim presser step portion side in the cut holder, and the clamping force between the cut holder of the trim portion and the trim presser step portion is greatly increased. As a result, the blank material before quench hardening just before the final molding stage is firmly held between the cut holder and the trim presser step. Therefore, the occurrence of wrinkles or overlaps in the press-formed product due to excessive inflow of the blank material into the respective molding surface portions of the punch and die is suppressed. In addition, it is possible to apply a beautiful shearing process without burrs due to trimming of the trim part to the press-formed product.
- the trimming process performed by the trimming blade in cooperation with the tip corner portion of the punch-side molding surface portion is so-called that the trimming portion is bent while the trim portion is bent as in the prior art. Do not cut in the air. As a result, no burrs are formed in the finished press-formed product. Therefore, it is possible to eliminate the deburring work performed after the press product is completed, reduce the number of work steps, and reduce the cost of the product.
- the blank material in a state where the blank material is shaped by clamping the die to the punch from the mold open state in FIG. 1 and the trim portion is sandwiched between the punch-side cut holder and the die-side trim presser step portion.
- the trim portion between the die-side trimming blade and the tip corner formed on the outer peripheral edge of the punch-side molding surface portion by pressing the die against the punch from the process state in the middle of the press molding of the blank material in FIG. It is the general
- the clamping of the die with respect to the punch is further advanced from the cutting start state due to the shearing of the trim portion, and the trim portion is sheared by the die-side trimming blade and the tip corner formed on the outer peripheral edge of the punch-side molding surface portion.
- the burrs formed after molding are eliminated by eliminating the occurrence of burrs in the press molded product due to trimming in the hot press molding process. Eliminating work, reducing man-hours and reducing product costs.
- a hot press working apparatus has a die composed of a die 1 as a movable die and a punch 2 as a fixed die, as in the prior art.
- Each of the die 1 and the punch 2 has molding surface portions 4 and 5 for molding the blank material 3 into a predetermined shape, for example, a press-molded product (not shown) having a cross-sectional hat shape.
- the die-side molding surface portion 4 has a recessed fitting portion 4a formed at the center thereof.
- the punch-side molding surface portion 5 has a raised portion 5a formed at the center thereof so as to face the recessed fitting portion 4a.
- the concave fitting portion 4a and the raised portion 5a cooperate to form the blank material 3 into the shape of a press-formed product having a cross-sectional hat shape.
- the die 1 having the die-side molding surface portion 4 in which the recessed fitting portion 4a is formed and the punch 2 having the punch-side molding surface portion 5 in which the raised portion 5a is formed shape a hat-shaped press-molded product. It constitutes press forming means.
- a trim presser step portion 6 that protrudes toward the punch 2 side is stretched and formed on the outer peripheral edge portion 4 b of the die side molding surface portion 4.
- a trimming blade 7 is formed at the tip corner of the inner peripheral edge 6 a of the trim presser step 6. Such a trimming blade 7 constitutes a trimming tool together with a tip corner 5c formed on the outer peripheral edge 5b of the punch-side molding surface 5.
- the cut holder 8 is disposed adjacent to the outer peripheral edge portion 5b of the punch-side molding surface portion 5 so as to face the trim presser step portion 6.
- the cut holder 8 is pressed against the trim presser step 6 by the forming operation of the die 1 while being elastically biased toward the trim presser step 6 by a spring structure 9 provided on the punch 2 side.
- the spring structure 9 can be comprised using a coil spring, a pneumatic, or a hydraulic cylinder.
- the trim presser step portion 6 and the cut holder 8 move the die 1 toward the punch 2 by press forming means, and during the press forming process of shaping the blank material 3 while clamping, the blank material 3
- the trim part 3a which is a surplus part, is clamped in a state where the elastic force of the spring structure 9 is applied.
- the trim part cutting means keeps the trim presser on the trimming blade 7 as the press forming operation of the die 1 proceeds while the trim part 3a is held between the trim presser step part 6 and the cut holder 8. While applying the pressing force of the stepped portion 6, the cut holder 8 is relatively moved along the outer peripheral edge portion 5 b of the punch-side molding surface portion 5 against the elastic force of the spring constituting body 9. Thereby, the trim part cutting means is configured to cut the trim part 3a by shearing between the trimming blade 7 and the tip corner part 5c of the outer peripheral edge part 5b of the punch-side molding surface part 5.
- the quench hardening means after completion of trim part cutting by the trim part cutting means, finally clamps the die 1 against the punch 2 and rapidly cools them using a cooling device (not shown), It is comprised so that the blank material 3 may be quenched.
- a press-formed product is formed from the blank material 3 through the following steps. First, as shown in FIG. 1, between the die-side molding surface portion 4 of the die 1 and the punch-side molding surface portion 5 of the punch 2 in which the blank 3 heated to the quenching temperature is opened with respect to the punch 2. Install and set.
- the die 1 moves toward the punch 2, and the punch-side molding surface portion 5 is fitted into the recessed fitting portion 4 a in the die-side molding surface portion 4 to form the blank material 3.
- the blanks are caused by the action of the recessed fitting portions 4a and the raised portions 5a. Projections are formed on the material 3.
- the cut holder 8 protrudes flush with the punch-side molding surface portion 5 or toward the trim presser step portion 6 due to the elastic force of the spring structure 9, the cut holder 8 and the trim presser step portion 6 are provided. In response to the elastic force of the spring structure 9, the trim portion 3 a that is the surplus portion of the blank 3 is sandwiched.
- the die 1 and the punch 2 are finally clamped and rapidly cooled by a cooling device to perform a quenching process in which the blank material 3 is quenched. Thereby, a press-molded product is completed.
- the cut holder 8 that holds the trim portion 3 a in cooperation with the trim presser step portion 6 is supported by the spring structure 9.
- the trim presser step 6 moves while pressing the cut holder 8 against the elastic force of the spring component 9 as the press molding operation of the die 1 proceeds.
- the spring structure 9 contracts and the cut holder 8 generates a reaction force to gradually increase the clamping force of the trim portion 3a between the trim presser step portion 6.
- the contraction degree of the spring component 9 is still small, and the reaction force exerted on the cut holder 8 by the spring component 9 is small. small. Therefore, the clamping force between the cut holder 8 and the trim presser step portion 6 in the trim portion 3a is very small.
- the blank material 3 can be drawn into the molding surface portions 4 and 5 of the die 1 and the punch 2 with almost no resistance, and the flow of the blank material 3 into the molding surface portions 4 and 5 is prevented. Absent. By forming the blank 3 with such a punch 2 and die 1, a press-formed product having a desired plate thickness or a desired shape can be obtained.
- the clamping force between the cut holder 8 and the trim presser step portion 6 is small. small. Therefore, it is possible to suppress the preheated blank 3 from dissipating heat by holding the trim portion 3a by the cut holder 8 and the trim presser step portion 6 and causing a decrease in temperature. Due to the early curing of the blank material 3, it becomes possible to prevent the material from flowing into the molding die constituted by the die 1 and the punch 2, thereby preventing the worst phenomenon such as the material cracking of the blank material 3. Further, in the subsequent cooling and quenching of the blank 3 performed by finally clamping the punch 2 and the die 1, a press-formed product having a desired strength can be formed.
- the degree of contraction of the spring structure 9 that supports the cut holder 8 depends on the clamping operation of the die 1 with respect to the trim presser step 6.
- the spring structure 9 becomes larger by being contracted greatly. Accordingly, a large reaction force is generated in the cut holder 8 against the trim presser step portion 6 side, and the clamping force between the cut holder 8 and the trim presser step portion 6 of the trim portion 3a is greatly increased.
- the blank material 3 before quench hardening immediately before the final stage of molding is firmly held between the cut holder 8 and the trim presser step portion 6.
- the trimming process performed by the trimming blade 7 in cooperation with the tip corner portion 5c of the punch-side molding surface portion 5 is performed while the trim portion is bent as in the prior art. It is not a so-called aerial cut. Thereby, a burr
- a steel blank is heated to its quenching temperature, such as a car body part produced by press molding such as an automobile door impact beam or center pillar, and the heated steel is used with a low-temperature mold. It is suitable for a hot press working apparatus that is shaped by forming and quenching and a hot press working method using such a hot press working apparatus.
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Abstract
高温状態のブランク材に対してトリミング加工を施すように構成したとしても、プレス成形品のバリ発生をなくすことにより、成形後に行われるバリ取り作業を無くして、作業工数の軽減延いては製品の低コスト化を果す。パンチ2に対してダイ1を型締めしながらブランク材3を賦形するプレス成形工程中に、トリム押え段部6とカットホルダー8との間でトリム部分3aをスプリング構成体9の弾性力が付与された状態で挟持する。ダイ1のプレス成形動作の進行に従って、トリム押え段部6の押圧力を受けてカットホルダー8をスプリング構成体9の弾性力に対抗しながら、パンチ側成形面部5の外周縁部5bに沿ってトリミング刃7を相対的に移動させることにより、トリミング刃7がパンチ側成形面部5の外周縁部5bにおける先端角部5cとの間でトリム部分3aを剪断することにより切除する。
Description
この発明は、鋼材製のブランク材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱されたブランク材を低温の金型を用いて賦形すると共に焼入れすることにより成形するホットプレス加工装置、並びにそのホットプレス加工装置を用いたホットプレス加工方法に関する。
ホットプレス加工において、賦形されるブランク材は750から1000℃といった焼入れ温度(オーステナイト温度)まで加熱され、加熱された状態で金型に導入されて成形される。そして、加熱されたブランク材は、金型の型締め終了間際において低温の金型によって急冷されてマルテンサイト組織に変態することにより硬化して焼き入れされる。そのため、ホットプレス加工は、独立の焼入れ工程なしで、高強度のプレス成形品を低コストで製作可能である。したがって、自動車のドアーインパクトビーム或いはセンターピラーなどのプレス成形よって製作される車体部品に適しており、このことから広く採用されるに至っている。
そして、ホットプレス加工は、このような車体部品などを製作する場合に、ブランク材に対して、穿孔加工または余肉部分であるトリム部分のトリミング加工を施す必要がある。焼き入れによりブランク材の硬度は大幅に上昇している。したがって、斯かる穿孔加工またはトリミング加工がブランク材の焼入れ後に行われた場合、ブランク材における穿孔加工またはトリミング加工によるせん断面に高い残留応力が発生して、成形後のプレス成形品において遅れ破壊を起こしてしまう懸念がある。
そこで、斯かる成形後のプレス成形品において遅れ破壊の課題は、焼入れ後のブランク材に対してレーザーで穿孔加工またはトリミング加工を行うことで解決できる。
しかしながら、焼入れ後のブランク材に対して、レーザーで穿孔加工またはトリミング加工を行う場合、専用のレーザー設備を導入する必要がある。加えて、レーザー加工時間が加算される。したがって、プレス成形品のコスト高の要因ともなってしまうことにもなる。
そこで、斯かるレーザー加工による遅れ破壊及び専用設備導入による製品コスト高という課題を解決すべく、従来、ブランク材を加熱状態即ち未硬化状態のうちにこれらの加工を施こすべく案出されたホットプレス成形加工技術が複数提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2)。
斯かるホットプレス成形加工技術を実現したホットプレス加工装置として、例えば断面ハット型のプレス成形品の形状に賦形するホットプレス加工装置が挙げられる。このホットプレス加工装置は、図5から図8に示すように、移動型としてのダイaと固定型としてのパンチbとから成る金型を有して構成される。ダイaは、ダイ側成形面部cの中央部に形成された凹嵌部dを有する。また、パンチbは、パンチ側成形面部eの中央部に凹嵌部dに応じて形成された隆起部fを有する。パンチ側成形面部eの外端縁部hは、ダイ側成形面部cの外端縁部に形成されたトリミング刃gと協働して、トリミング工具iを構成している。
このように構成された従来のホットプレス加工装置は、先ず、図5に示すように、焼入れ温度まで加熱されたブランク材jをダイ側成形面部cとパンチ側成形面部eとの間に導入する。
次に、ダイaをパンチbに向かって移動させ、ダイ側成形面部cの凹嵌部dを、パンチ側成形面部eの隆起部fに嵌合させ、ブランク材jを成形していく。
かかるブランク材jの成形を進行させるべく、パンチbに対してダイaを更に移動させて型締めを行っていくと、図6に示すように、ブランク材jに突起部分kが所定の形状に徐々に形成されると共に、ダイ側成形面部cのトリミング刃gが、ブランク材jに当接することになる。
このようにダイ側成形面部cのトリミング刃gをブランク材jに当接させた状態から、更にダイaをパンチb側に移動させることによって、図7に示すように、ブランク材jへの突起部分kの形成が更に進んでいく。加えて、ブランク材jがパンチ側成形面部eの外端縁部hに当接した後、斯かる外端縁部hとトリミング刃gとの協働により、ブランク材jの周縁部における余肉部としてのトリム部分mが曲げられることで、トリミング加工が開始する。
そして、更にパンチbに対するダイaの移動を進める過程において、トリミング刃gと外端縁部hとの協働により、トリム部分mをブランク材jから引き千切って切断(破断)して、トリミング加工が終了する(図8に示す状態)。
その後、ダイaとパンチbとを最終型締めした状態で、不図示の冷却装置によって冷却することによって、ブランク材jが急激に冷やされて焼き入れ硬化処理を施される。これにより、ブランク材jが所定の形状を有する突起部分を有する断面ハット型に成形されて、プレス成形品が完成する。
従って、斯かる従来のホットプレス成形加工技術は、やはりブランク材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱された鋼材を低温のダイa及びパンチbから成る金型によって賦形すると共に焼入れする技術である。斯かる金型によるブランク材のプレス成形中における未硬化状態のうちに、トリミング工具iによるトリミング加工を行うというものである。
この結果、ホットプレス成形中に行うトリミング加工は、未だ高温状態で焼き入れ硬化処理されていないブランク材に施されることになることから、トリミング切除部分に発生する残留応力を低くすることができて、遅れ破壊の発生を無くす効果を発揮できる。
特許文献1 特開2005-248253号公報
特許文献2 特開2011-92946号公報
特許文献1 特開2005-248253号公報
特許文献2 特開2011-92946号公報
しかしながら、これら従来のホットプレス加工技術は、いずれもトリムミング加工を行う際、当該トリム部分mがパンチb側の支えがない不保持状態のまま、即ち所謂空中切り状態のまま、トリム部分mのトリミング加工を行っている。
かかる空中切りによってトリム部分mを切除するトリミング加工は、トリム部分mを不保持状態のまま行う結果、当該トリム部分mをトリミング工具iにより曲げながら引き千切るように切除する過程において、ブランク材jにおけるプレス成形品の構成部分側に存するカット面に、「バリ」が形成されてしまう。
このように「バリ」が形成されたままのプレス製品は、実際の使用に供せられないことから、プレス成形後にプレス成形工程外において行う後作業として、作業者がバリ取り作業を行って、当該バリを取り除く必要がある。
この結果、出来上がった当該プレス成形品は、当該手作業が加わることによる工数増となって、高コスト化を招く原因となっていた。プレス成形品と共に当該バリも焼き入れ硬化していることから、バリ取り作業は一層困難になる。この点からもプレス成形品の高コスト化を招いてしまう。
そこで、この発明は、高温状態のブランク材に対してトリミング加工を施すように構成したとしても、ホットプレス成形過程におけるトリミング加工によるプレス成形品のバリ発生をなくす。これにより、成形後に行われるバリ取り作業を無くして、作業工数の軽減延いては製品の低コスト化を果すことが可能なホットプレス加工装置並びにホットプレス加工方法を提供する。
この発明の一態様に係るホットプレス加工装置は、成形面部を有するパンチと成形面部を有するダイとを型締めすることにより、予め加熱されたブランク材をプレス成形品の形状に賦形するプレス成形手段を有してよい。前記ホットプレス加工装置は、前記ブランク材における前記プレス成形品の構成外部分である余肉部分としてのトリム部分をトリミングするトリム部分切除手段を有してよい。前記ホットプレス加工装置は、前記加熱されたブランク材を前記パンチと前記ダイとの型締め時に急激に冷却することにより焼入れ硬化させる焼入れ硬化手段を有してよい。前記トリム部分切除手段は、前記ダイ側成形面部の外周縁部に前記パンチ側に突出するように張出し形成されたトリム押え段部を有してよい。前記トリム部分切除手段は、該トリム押え段部の内周縁部における先端角部に形成されたトリミング刃と前記パンチ側成形面部の外周縁部に形成された先端角部とから成るトリミング工具を有してよい。前記トリム部分切除手段は、前記トリム押え段部に対向するように前記パンチ側成形面部の外周縁部に沿って配置されたカットホルダーを有してよい。前記トリム部分切除手段は、前記パンチ側に設けられ、前記カットホルダーを前記トリム押え段部側に弾性的に付勢した状態で前記トリム押え段部に対して接近及び離間可能に支持するスプリング構成体を有してよい。前記プレス成形手段による前記パンチに対して前記ダイを型締めしながらブランク材を成形するプレス成形工程中において、前記トリム押え段部と前記カットホルダーとの間で前記トリム部分を前記スプリング構成体の弾性力が付与された状態で挟持してよい。前記ダイのプレス成形動作が進行するに従って、前記トリム押え段部の押圧力を受けて前記カットホルダーを前記スプリング構成体の弾性力に対抗しながら前記パンチ側成形面部の前記外周縁部に沿って前記トリミング刃を相対的に移動させることで、前記トリミング刃が前記パンチ側成形面部の前記外周縁部における先端角部との間で前記トリム部分を剪断することにより切除してよい。前記焼入れ硬化手段が、前記トリム部分切除手段による前記トリム部分の切除加工終了後に、前記パンチと前記ダイとを最終型締めすることにより前記ブランク材の焼入れを行ってよい。
また、この発明の一態様に係るホットプレス加工方法は、ホットプレス加工装置を用いたホットプレス加工方法である。ホットプレス加工装置は、成形面部を有するパンチと成形面部を有するダイとを型締めすることにより、予め加熱されたブランク材をプレス成形品の形状に賦形するプレス成形手段を有してよい。前記ホットプレス加工装置は、前記ブランク材における前記プレス成形品の構成外部分である余肉部分であるトリム部分をトリミングするトリム部分切除手段を有してよい。前記ホットプレス加工装置は、前記加熱されたブランク材を前記パンチと前記ダイとの型締め時に急激に冷却することにより焼入れ硬化させる焼入れ硬化手段を有してよい。前記トリム部分切除手段は、前記ダイ側成形面部の外周縁部に前記パンチ側に突出するように張出し形成されたトリム押え段部を有してよい。前記トリム部分切除手段は、前記トリム押え段部の内周縁部における先端角部に形成されたトリミング刃と前記パンチ側成形面部の外周縁部に形成された先端角部とから成るトリミング工具を有してよい。前記トリム部分切除手段は、前記トリム押え段部に対向するように前記パンチ側成形面部の外周縁部に沿って配置されたカットホルダーを有してよい。前記トリム部分切除手段は、前記パンチ側に設けられ、前記カットホルダーを前記トリム押え段部側に弾性的に付勢した状態で前記トリム押え段部に対して接近及び離間可能に支持するスプリング構成体を有してよい。前記ホットプレス加工方法は、前記プレス成形手段による前記パンチに対して前記ダイを型締めしながらブランク材を賦形するプレス成形工程中において、前記トリム押え段部と前記カットホルダーとの間で前記トリム部分を前記スプリング構成体の弾性力が付与された状態で挟持する工程を備えてよい。前記ホットプレス加工方法は、前記ダイのプレス成形動作が進行するに従って、前記トリム押え段部の押圧力を受けて前記カットホルダーを前記スプリング構成体の弾性力に対抗させながら前記パンチ側成形面部の前記外周縁部に沿って前記トリミング刃を相対的に移動させることで、前記トリミング刃が前記パンチ側成形面部の前記外周縁部における先端角部との間で前記トリム部分を剪断することにより切除する工程を備えてよい。前記ホットプレス加工方法は、前記焼入れ硬化手段が、前記トリム部分切除手段による前記トリム部分の切除加工終了後に、前記パンチと前記ダイとを最終型締めすることにより前記ブランク材の焼入れを行う工程を備えてよい。
この発明の一態様によれば、トリム部分をトリム押え段部と協働して挟持するカットホルダーをスプリング構成体により支持するように構成している。これにより、ブランク材の成形が進むに従って、ダイのプレス成形動作の進行に伴いトリム押え段部がカットホルダーをスプリング構成体の弾性力に対抗して押圧移動させていく。かかる押圧移動が進行するに従って、スプリング構成体が収縮し、カットホルダーが反力を増加させながらトリム押え段部との間のトリム部分の挟持力を漸増させていく。
かかることから、パンチに対するダイの最終型締め前のトリム部分のトリミング加工前においては、スプリング構成体の収縮度合いが未だ少なくスプリング構成体によるカットホルダーに及ぼされる反力が小さいために、当該トリム部分におけるカットホルダーとトリム押え段部との挟持力は、非常に軽微である。よって、ブランク材のダイ及びパンチの両成形面内への引き込みがほぼ無抵抗のままで行うことができ、ブランク材の両成形面部内への流入を妨げることはない。この結果、パンチ及びダイによってブランク材を所望の板厚或いは所望の形状に成形して、所望のプレス成形品を得ることができる。
また、上記したように、この発明の一態様によれば、トリム部分の切除前におけるカットホルダーとトリム押え段部との挟持力が、スプリング構成体の伸縮度合いが非常に軽微であることから、カットホルダー及びトリム押え段部によるトリム部分の挟持によって、予め加熱されたブランク材の放熱による温度低下を抑制する。これにより、ブランク材の早期硬化によって、ダイ及びパンチを構成する成形型内へ材料が流入できなくなる。したがって、ブランク材の材料割れなど最悪現象の生起を防止することができる。また、その後におけるパンチ及びダイを最終的に型締めして行うブランク材の冷却及び焼入れの際に、所望の強度を有したプレス成形品を成形することができる。
この発明の一態様によれば、パンチに対するダイの最終型締め時において、カットホルダーを支持するスプリング構成体の縮まり度合いは、トリム押え段部がダイの型締め動作に従ってスプリング構成体を大きく収縮させていくことによって大きくなる。これに応じて、カットホルダーにおいてトリム押え段部側に対して大きな反力が発生して、トリム部分のカットホルダーとトリム押え段部との挟持力が非常に上昇する。この結果、成形最終段階直前における焼き入れ硬化前のブランク材は、カットホルダーとトリム押え段部とによってしっかりと挟持される。よって、パンチ及びダイのそれぞれの成形面部内へのブランク材の過流入によるプレス成形品へのしわまたは重なりの発生が抑制される。また、トリム部分の切除によるバリがないきれいなせん断加工をプレス成形品に施すことができる。
この結果、この発明の一態様によれば、トリミング刃がパンチ側成形面部の先端角部と協働して行うトリミング加工が、従来技術のようなトリム部分を折曲させながら引き千切るという所謂空中切りにはならない。結果的に、完成したプレス成形品においてバリが形成されない。したがって、プレス製品完成後に行われるバリ取り作業を無くして、作業工数の軽減延いては製品の低コスト化を果たすことができる。
この発明の実施例に係るホットプレス加工装置及び斯かる装置を用いたホットプレス加工方法によれば、ホットプレス成形過程におけるトリミング加工によるプレス成形品のバリ発生を無くすことにより、成形後に行われるバリ取り作業を無くして、作業工数の軽減延いては製品の低コスト化を果す。
次に、図1から図4を用いて、この発明の実施例に係るホットプレス加工装置について説明する。
この発明の実施例に係るホットプレス加工装置は、従来技術と同様に、移動型としてのダイ1と固定型としてのパンチ2とから成る金型を有する。そして、ダイ1及びパンチ2は、それぞれブランク材3を所定形状例えば断面ハット型を呈するプレス成形品(不図示)を成形すべくなした成形面部4、5を有する。
そこで、かかる成形面部4、5のうち、ダイ側成形面部4は、その中央部に凹嵌部4aが形成されている。パンチ側成形面部5は、その中央部に凹嵌部4aに対向して隆起部5aが形成されている。凹嵌部4a及び隆起部5aが協働して、ブランク材3を断面ハット型のプレス成形品形状に成形する。
したがって、凹嵌部4aが形成されたダイ側成形面部4を有するダイ1と隆起部5aが形成されたパンチ側成形面部5を有するパンチ2とは、断面ハット型のプレス成形品を賦形するプレス成形手段を構成している。
また、ダイ側成形面部4の外周縁部4bには、パンチ2側に向かって突出するトリム押え段部6が張出し成形されている。トリム押え段部6の内周縁部6aにおける先端角部にトリミング刃7が形成されている。斯かるトリミング刃7は、パンチ側成形面部5の外周縁部5bに形成された先端角部5cと共に、トリミング工具を構成している。
更に、カットホルダー8が、トリム押え段部6に対向して、パンチ側成形面部5の外周縁部5bに隣接して配置されている。カットホルダー8は、パンチ2側に設けたスプリング構成体9により、トリム押え段部6側に弾性的に付勢された状態でダイ1の成形動作に伴ってトリム押え段部6に押圧されることにより、パンチ側成形面部5の外周縁部5bに沿って移動可能に構成されている。なお、スプリング構成体9は、コイルスプリング、空圧または油圧シリンダーなどを用いて構成することができる。
この結果、トリム押え段部6とカットホルダー8とは、プレス成形手段によるパンチ2に向かってダイ1を移動させて型締めしながらブランク材3を賦形するプレス成形工程中において、ブランク材3における余肉部分であるトリム部分3aをスプリング構成体9の弾性力が付与された状態で挟持する。
また、トリム部分切除手段は、トリム押え段部6とカットホルダー8とによりトリム部分3aを挟持した状態を保持したまま、ダイ1のプレス成形動作が進行するに応じて、トリミング刃7にトリム押え段部6の押圧力を付与すると共にカットホルダー8をスプリング構成体9の弾性力に対抗しながらパンチ側成形面部5の外周縁部5bに沿って相対的に移動させる。これにより、トリム部分切除手段は、トリミング刃7とパンチ側成形面部5の外周縁部5bにおける先端角部5cとの間で、トリム部分3aを剪断することにより切除するように構成されている。
焼き入れ硬化手段は、トリム部分切除手段によるトリム部分切除加工の終了後に、パンチ2に対してダイ1を最終型締めしてこれらを不図示の冷却装置などを用いて急激に冷却することにより、ブランク材3の焼入れを行うように構成されている。
以上説明したこの発明の実施例に係るホットプレス加工装置を用いて、以下の工程により、ブランク材3からプレス成形品を成形する。先ず、図1に示すように、焼入れ温度まで加熱されたブランク材3をパンチ2に対して型開きしているダイ1のダイ側成形面部4とパンチ2のパンチ側成形面部5との間に導入してセットする。
次に、ダイ1はパンチ2に向かって移動して、ダイ側成形面部4における凹嵌部4aにパンチ側成形面部5を嵌合させて、ブランク材3を成形していく。
かかるブランク材3の成形を進行すべくパンチ2に対してダイ1を更に移動させて型締めを行っていくと、図2に示すように、凹嵌部4aと隆起部5aとの働きによりブランク材3に突起部が形成されていく。加えて、カットホルダー8がスプリング構成体9の弾性力によりパンチ側成形面部5に対して面一又はトリム押え段部6側へ突出していることから、カットホルダー8とトリム押え段部6とが、スプリング構成体9の弾性力を受けて、ブランク材3の余肉部であるトリム部分3aを挟持することになる。
このように、カットホルダー8とトリム押え段部6とによりトリム部分3aを挟持した状態を保持しながら、ダイ1によるブランク材3の成形動作を進行させていくと、トリム押え段部6の押圧力を受けて、カットホルダー8は、スプリング構成体9の弾性力に対抗しながら、パンチ側成形面部5の外周縁部5bに沿って相対的に移動していく。
このように、カットホルダー8が、パンチ側成形面部5の外周縁部5bに沿った相対的移動が進行して、図3に示すように、パンチ側成形面部5の先端角部5cより下方に移動すると、この移動に伴い、トリミング刃7が、パンチ側成形面部5の先端角部5cとの間で、ブランク材3におけるトリム部分3aの剪断を始める。
かかる状態から、カットホルダー8がスプリング構成体9の弾性力に対抗してパンチ側成形面部5の外周縁部5bに添って移動していくと、カットホルダー8とトリミングトリム押え段部6との間で挟持されたままのトリム部分3aの剪断が進み、やがては、図4に示すように、ブランク材3のプレス成形品を構成する本体部から剪断により切り離されて、切除されることになる。
そして、このようにトリム部分3aの切除加工が終了すると、ダイ1とパンチ2とは、最終型締めされ冷却装置により急激に冷却されて、ブランク材3の焼入れを行う焼入れ工程を行う。これにより、プレス成形品が完成する。
以上説明したように、上記この発明の実施例において、トリム部分3aをトリム押え段部6と協働して挟持するカットホルダー8がスプリング構成体9により支持される。ブランク材3の成形が進むに従って、ダイ1のプレス成形動作の進行に伴いトリム押え段部6がカットホルダー8をスプリング構成体9の弾性力に対抗して押圧しながら移動させていく。かかる押圧を伴う移動が進行するに従って、スプリン構成体9が収縮して、カットホルダー8が反力を発生させてトリム押え段部6との間のトリム部分3aの挟持力を漸増させていく。
かかることから、パンチ2に対するダイ1の最終型締め前のトリム部分3aのトリミング加工前においては、スプリング構成体9の収縮度合いが未だ少なく、スプリング構成体9によりカットホルダー8に及ぼされる反力が小さい。よって、トリム部分3aにおけるカットホルダー8とトリム押え段部6との挟持力は、非常に軽微である。ダイ1及びパンチ2のそれぞれの成形面部4、5内へのブランク材3の引き込みをほぼ無抵抗のままで行うことができ、成形面部4、5内へのブランク材3の流入を妨げることはない。このようなパンチ2及びダイ1によってブランク材3を成形することで、所望の板厚或いは所望の形状を有するプレス成形品を得ることができる。
また、上記したように、この発明の実施例によれば、トリム部分3aの切除前においてスプリング構成体9の伸縮度合いが非常に軽微なので、カットホルダー8とトリム押え段部6との挟持力が小さい。したがって、予め加熱されたブランク材3が、カットホルダー8及びトリム押え段部6によるトリム部分3aの挟持によって放熱し、温度の低下を引き起こすことを抑制できる。ブランク材3の早期硬化に起因して、ダイ1及びパンチ2により構成される成形型内へ材料が流入できなくなり、ブランク材3の材料割れなど最悪現象が生じることを防止することができる。さらに、その後にパンチ2及びダイ1を最終的に型締めして行うブランク材3の冷却及び焼入れにおいて、所望の強度を有したプレス成形品を成形することができる。
この発明の実施例によれば、パンチ2に対するダイ1の最終型締め時において、カットホルダー8を支持するスプリング構成体9の縮まり度合いは、トリム押え段部6に対するダイ1の型締め動作に応じてスプリング構成体9を大きく収縮させていくことによって大きくなる。これに応じて、カットホルダー8においてトリム押え段部6側に対して大きな反力が生じて、トリム部分3aのカットホルダー8とトリム押え段部6との挟持力が非常に増加する。この結果、成形最終段階直前における焼き入れ硬化前のブランク材3は、カットホルダー8とトリム押え段部6とによってしっかりと挟持される。よって、パンチ2及びダイ1のそれぞれの成形面部4、5内へのブランク材3の過流入によるプレス成形品へのしわまたは重なりの発生が抑制される。加えて、トリム部分3aの切除によるプレス成形品にバリのないきれいなせん断加工を施すことができる。
この結果、この発明の一態様によれば、トリミング刃7がパンチ側成形面部5の先端角部5cと協働して行うトリミング加工が、従来技術のようなトリム部分を折曲させながら引き千切るという所謂空中切りにはならない。これにより、完成したプレス成形品においてバリを生じさせない。したがって、プレス製品完成後に行われるバリ取り作業を無くして、作業工数の軽減延いては製品の低コスト化を果たすことができる。
以上説明したこの発明の一態様によれば、高温状態のブランク材に対してトリミング加工を施すように構成したとしても、ホットプレス成形過程におけるトリミング加工によるプレス成形品のバリ発生をなくすことができる。これにより、成形後に行われるバリ取り作業を無くして、作業工数の軽減延いては製品の低コスト化を果す。したがって、たとえば、自動車のドアーインパクトビームまたはセンターピラーなどのプレス成形によって製作される車体部品のように、鋼材製のブランク材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱された鋼材を低温の金型を用いて賦形すると共に焼入れすることにより成形するホットプレス加工装置並びに斯かるホットプレス加工装置を用いたホットプレス加工方法等に好適である。
1 ダイ
2 パンチ
3 ブランク材
3a トリム部分
4 ダイ側成形面部
4a 凹嵌部
4b 外周縁部
5 パンチ側成形面部
5a 隆起部
5b 外周縁部
5c 先端角部
6 トリム押え段部
6a 内周縁部
7 トリミング刃
8 カットホルダー
9 スプリング構成体
2 パンチ
3 ブランク材
3a トリム部分
4 ダイ側成形面部
4a 凹嵌部
4b 外周縁部
5 パンチ側成形面部
5a 隆起部
5b 外周縁部
5c 先端角部
6 トリム押え段部
6a 内周縁部
7 トリミング刃
8 カットホルダー
9 スプリング構成体
Claims (2)
- 成形面部を有するパンチに対して成形面部を有するダイを型締めすることにより、予め加熱されたブランク材をプレス成形品の形状に賦形するプレス成形手段と、
前記ブランク材における前記プレス成形品の構成外部分である余肉部分としてのトリム部分をトリミングするトリム部分切除手段と、
前記加熱されたブランク材を前記パンチと前記ダイとの型締め時に急激に冷却することにより焼入れ硬化させる焼入れ硬化手段とを備え、
前記トリム部分切除手段は、
前記ダイ側の前記成形面部の外周縁部に前記パンチ側に突出するように、張り出し形成されたトリム押え段部と、
前記トリム押え段部の内周縁部における先端角部に形成されたトリミング刃と前記パンチ側の前記成形面部の外周縁部に形成された先端角部とから成るトリミング工具と、
前記トリム押え段部に対向するように、前記パンチ側の前記成形面部の外周縁部に隣接して配置されたカットホルダーと、
前記パンチ側に設けられ、前記カットホルダーを前記トリム押え段部側に弾性的に付勢した状態で前記トリム押え段部に対して接近及び離間可能に支持するスプリング構成体と
を有し、
前記プレス成形手段による前記パンチに対して前記ダイを型締めしながらブランク材を賦形するプレス成形工程中において、前記トリム押え段部と前記カットホルダーとの間で前記トリム部分を前記スプリング構成体の弾性力が付与された状態で挟持し、
前記ダイのプレス成形動作が進行するに従って、前記トリム押え段部の押圧力を受けて前記カットホルダーを前記スプリング構成体の弾性力に対抗しながら、前記パンチ側の前記成形面部の前記外周縁部に沿って前記トリミング刃を相対的に移動させることで、前記トリミング刃が前記パンチ側の前記成形面部の前記外周縁部における先端角部との間で前記トリム部分を剪断することにより切除し、
前記焼入れ硬化手段が、前記トリム部分切除手段による前記トリム部分の切除加工終了後に、前記パンチと前記ダイとを最終型締めすることにより前記ブランク材の焼入れを行う、
ホットプレス加工装置。 - ホットプレス加工装置を用いたホットプレス加工方法であって、
前記ホットプレス加工装置は、
成形面部を有するパンチに対して成形面部を有するダイを型締めすることにより、予め加熱されたブランク材をプレス成形品の形状に賦形するプレス成形手段と、
前記ブランク材における前記プレス成形品の構成外部分である余肉部分であるトリム部分をトリミングするトリム部分切除手段と、
前記加熱されたブランク材を前記パンチと前記ダイとの型締め時に急激冷却することにより焼入れ硬化させる焼入れ硬化手段と、
を有し、
前記トリム部分切除手段は、
前記ダイ側の前記成形面部の外周縁部に前記パンチ側に突出するように張出し形成されたトリム押え段部と、
前記トリム押え段部の内周縁部における先端角部に形成されたトリミング刃と前記パンチ側の前記成形面部の外周縁部に形成された先端角部とから成るトリミング工具と、
前記トリム押え段部に対向するように前記パンチ側の前記成形面部の外周縁部に隣接して配置されたカットホルダーと、
前記パンチ側に設けられ、前記カットホルダーを前記トリム押え段部側に弾性的に付勢した状態で前記トリム押え段部に対して接近及び離間可能に支持するスプリング構成体と
有し、
前記ホットプレス加工方法は、
前記プレス成形手段による前記パンチに対して前記ダイを型締めしながらブランク材を成形するプレス成形工程中において、前記トリム押え段部と前記カットホルダーとの間で前記トリム部分を前記スプリング構成体の弾性力が付与された状態で挟持する工程と、
前記ダイのプレス成形動作が進行するに従って、前記トリム押え段部の押圧力を受けて前記カットホルダーを前記スプリング構成体の弾性力に対抗させながら前記パンチ側の前記成形面部の前記外周縁部に沿って前記トリミング刃を相対的に移動させることにより、前記トリミング刃が前記パンチ側の前記成形面部の前記外周縁部における先端角部との間で前記トリム部分を剪断することにより切除する工程と、
前記焼入れ硬化手段が、前記トリム部分切除手段による前記トリム部分の切除加工終了後に、前記パンチと前記ダイとを最終型締めすることにより前記ブランク材の焼入れを行う工程と
を備えるホットプレス加工方法。
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