ブランク材のプレス成形方法
【課題】形成した貫通孔の形状がホットプレス加工装置による焼入れ成形後においても成形時のひずみにより形状変化をさせずにしかも低コスト並びに工数低減したプレス成形品の製作を可能にする。
【解決手段】常温状態のブランク素材４−１に、ブランク型プレス加工装置５の有底孔加工工具５ｄを用いて材料組織が断裂しない程度に塑性変形させた状態で有底孔７を形成すると共にトリミングしてブランク材４を成形し、次に、ブランク材４を、焼入れ温度まで加熱した上でホットプレス加工装置８により所定形状にプレス成形するとともに焼入れを行なって中間成形品１ａを成形し、その後当該中間成形品１ａを冷却した上で、別のプレス加工装置１５が備える有底孔加工工具１５ｅにより有底孔７の底板部７ａを打抜き切除することによって、貫通孔９を有するプレス成形品を成形する。
【解決手段】常温状態のブランク素材４−１に、ブランク型プレス加工装置５の有底孔加工工具５ｄを用いて材料組織が断裂しない程度に塑性変形させた状態で有底孔７を形成すると共にトリミングしてブランク材４を成形し、次に、ブランク材４を、焼入れ温度まで加熱した上でホットプレス加工装置８により所定形状にプレス成形するとともに焼入れを行なって中間成形品１ａを成形し、その後当該中間成形品１ａを冷却した上で、別のプレス加工装置１５が備える有底孔加工工具１５ｅにより有底孔７の底板部７ａを打抜き切除することによって、貫通孔９を有するプレス成形品を成形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼入れ温度まで加熱したブランク材を低温の金型によって焼入れを行いつつ、貫通孔を有する成形品を成形するブランク材のプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、プレス成形を行うことにより焼入れを行うプレス成形方法は、ホットプレス成形方法（又はダイクエンチ成形方法）と称される成形方法であり、自動車のピラー或いはメンバー類などの高い強度が必要な骨格等の補強部材に広く用いられている。そして、当該製品が孔付きのような場合には、成形時に製品が焼入れ処理されていることから、穿孔加工を行う工程を焼入れ成形工程との関連で焼入れ成形前に行うか焼入れ成形後に行うかについて、穿孔した孔部が成形後の残留応力により遅れ破壊を生じるのを解消したり或いは穿孔工具の長寿命化の観点などから、種々の技術が従来より提案されている。
【０００３】
すなわち、例えば従来における一つの技術としては、焼入れ温度によって加熱された鋼材（ブランク材）を上型および下型の型締めにより成形するとともに焼入れする間における鋼材の未硬化状態において、加工刃及びトリム刃を用いて穿孔及びトリミングを行なうという技術が知られている（特許文献１を参照）。
【０００４】
また、従来における他の技術として、鋼板（ブランク材）をホットプレス（ホットプレス加工装置）にて焼入れすると共に成形し、その後次工程としてレーザートリムやレーザーピアスといったレーザー加工により穿孔を行なう方法が知られている（特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４８２５３号公報
【特許文献２】特開２００６−１３０５１９号公報 （特に、段落０００３〜００６等の記載を参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術のうち、特許文献１に記載された技術のように、ブランク材をホットプレス加工装置を用いて焼入れすると共に所定形状に成形する間のブランク材の未硬化状態で穿孔やトリミングをして所定のプレス成形品を製作する場合においては、確かに穿孔やトリミングの場合の工具の急速消耗を防止することができるが、ブランク材の未硬化状態において穿孔した孔形状が、ホットプレス加工装置の金型内で完全硬化するまでの焼入れ成形工程において、孔の位置により成形の際に材料に生じるひずみによって、寸法精度や形状精度を低下させてしまうおそれがあり、そこで、成形の際に材料に生じるひずみの小さい部位へ孔を移すことが必要になる。しかしながら、孔位置は後工程である組立工程の設備や組付ける相手部品との関係から制約を受け、また複雑な形状の部品においては孔を設定できる部位が限られるため、孔位置を変更できない場合が多い。このようなことから、プレス成形品において所望の形状の孔を得ようとする場合には、一品一様に試作トライする必要があり、製品完成までの工数が増大してしまうおそれがある。
【０００７】
また、焼入れ成形後の半製品にレーザー加工により穿孔加工を施す方法は、後工程が増加することによる生産効率の観点から採用が難しく、しかもレーザー加工装置が非常に高価となって、加工費の増大の要因ともなってしまう。
【０００８】
そこで、この発明は、上記した従来の技術における未解決課題に鑑み、形成した貫通孔の形状がホットプレス加工装置による焼入れ成形後においても成形時のひずみにより形状変化をさせずにしかも低コスト並びに工数低減したプレス成形品が製作可能なブランク材のプレス成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るブランク材のプレス成形方法は、上記した従来の技術における未解決課題に鑑み、常温状態のブランク素材に、ブランク型プレス加工装置の有底孔加工工具を用いて材料組織が断裂しない程度に塑性変形させた状態で有底孔を形成すると共にトリミングしてブランク材を成形し、次に、当該ブランク材を、焼入れ温度まで加熱した上でホットプレス加工装置により所定形状にプレス成形するとともに焼入れを行なって中間成形品を成形し、その後当該中間成形品を冷却した上で、別のプレス加工装置が備える有底孔加工工具により有底孔の底板部を打抜き切除することによって、貫通孔を有するプレス成形品を成形するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明は、上記した従来の技術における未解決課題に鑑み、常温状態のブランク素材に、ブランク型プレス加工装置の有底孔加工工具を用いて材料組織が断裂しない程度に塑性変形させた状態で有底孔を形成すると共にトリミングしてブランク材を成形し、次に、当該ブランク材を焼入れ温度まで加熱した上でホットプレス加工装置により所定形状にプレス成形するとともに焼入れを行なって中間成形品を成形し、その後当該中間成形品を冷却した上で、同ホットプレス加工装置が備える有底孔加工工具により有底孔の底板部を打抜き切除することによって、貫通孔を有するプレス成形品を成形するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成する上記いずれの発明も、ブランク材を成形、焼入れして中間成形品を成形する際に有底孔は底板部により一般部位に対して材料が組織的につながっているため、成形により生じるひずみで孔が変形することを抑えることができ、その後底板部を打抜き切除した際に底板部の打抜き切除が低荷重で可能となり、しかも、完成したプレス成形品には、加工後貫通孔周りに遅れ破壊を起こす高い残留応力が生じることがなく所望の形状を有する貫通孔を有するプレス成形品を低コストで得ることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係るブランク材のプレス成形方法により成形する自動車のセンタピラーの補強部材の一部を描画した斜視図である。
【図２】この発明に係るブランク材のプレス成形方法の一の実施例として、ブランク素材に有底孔を形成すると共にかかるブランク素材をトリミングすることによりブランク材を形成するためにブランク素材をセットした状態を示すブランク型プレス加工装置の概略縦断面図である。
【図３】図２に示す状態から、上下金型を型締めして、ブランク素材に有底孔を形成すると共に、ブランク素材をトリミングすることによりブランク材を形成する工程を示すブランク型プレス加工装置の概略縦断面図である。
【図４】図３に示すブランク型プレス加工装置により有底孔を形成したブランク材を描画した横断面図である。
【図５】図３に示す工程において製作されたブランク材を所定の形状の中間成形品に成形すると共に焼入れするためにセットした工程を示すホットプレス加工装置の概略縦断面図である。
【図６】同じく、上下型を型締めして、焼入れ温度まで加熱したブランク材を成形すると共に焼入れして中間成形品を成形する工程を描画したホットプレス加工装置の概略縦断面図である。
【図７】同じく、図６に示す工程の後、冷却した中間成形品における有底孔の底板部を打抜き切除して所定の形状の貫通孔を成形してプレス成形品として完成させる工程を描画した別のプレス加工装置の概略縦断面図である。
【図８】図４に示す有底孔を有して製作されたブランク材の材料組織を描画した模式断面図である。
【図９】この発明に係るブランク材のプレス成形方法の他の実施例として、焼入れ温度まで加熱した図３に示すブランク材を所定の形状の中間成形品に成形すると共に焼入れするためにセットした工程を描画したホットプレス加工装置の概略縦断面図である。
【図１０】同じく、上下型を型締めして、焼入れ温度まで加熱したブランク材を成形すると共に焼入れして中間成形品を成形する工程を描画した同ホットプレス加工装置の概略縦断面図である。
【図１１】図１０に示す工程の後、冷却した中間成形品における有底孔の底板部を打抜き切除して所定の形状の貫通孔を成形してプレス成形品として完成させる工程を描画した同ホットプレス加工装置の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の実施例におけるブランク材のプレス成形方法は、予めブランク材に凹状の有底孔を形成した状態で、焼入れ成形を施した後、当該有底孔の底板部を打抜き切除することによって貫通孔を有する成形品を成形するようにしており、焼入れ成形時においては、有底孔の底板部の存在によって、ブランク材は組織的につながっていることになって、焼入れ成形時に生じるひずみによって有底孔の形状が変形することを抑えることができ、しかも、有底孔の底板部を打抜き切除して貫通孔を形成する際に、底板部の打抜き切除が低荷重で可能となり、更に完成したプレス成形品には、加工後貫通孔周りに遅れ破壊を起こす高い残留応力が生じることがなく所望の形状を有する貫通孔が形成されて、低コスト並びに工数低減したプレス成形品が製作可能なブランク材のプレス成形方法として構成している。
【００１４】
先ず、図１により、この発明に係るブランク材のプレス成形方法によって成形するプレス成形品１を説明する。かかるプレス成形品１は、例えば自動車のセンタピラーに添設して当該センタピラーを補強するための補強部材に適用するものである。そして、補強部材としてのプレス成形品１は、断面略コ字状を呈する一対の縦壁２と、縦壁２の各一端部をそれぞれ連結する横壁３とを有して構成しており、横壁３には、ドアハーネスを挿通させる長孔形状の穿孔３−１やその他の取付孔としての穿孔３−２が穿設されており、また、各縦壁２には、ドアロック装置の取付孔としての一対の穿孔２−１が穿設されている。
【００１５】
そして、このように構成するプレス成形品１は、穿孔２−１及び穿孔３−１、３−２等を形成して構成しているのであるが、これら穿孔２−１及び穿孔３−１、３−２等のうち、特に縦壁２の穿孔２−１の形状寸法が焼入れ時において生じるひずみにより成形性や材料引かれにより、所定形状を得ることが難しい。そこで、次に説明する実施例のようなプレス成形方法において、この発明は、形成した貫通孔の形状がホットプレス加工装置による焼入れ成形時におけるひずみによる材料引かれなどによる形状変化を生じさせずにしかも低コスト並びに工数低減したプレス成形品が製作可能にしているところである。
【００１６】
すなわち、まず、図２及び図３を用いて、この発明の一の実施例におけるブランク型プレス加工装置による有底孔の形成並びにトリミング工程を説明する。かかるブランク型プレス加工装置５は、上型５ａと下型５ｂとを有して構成されている。上型５ａは、ブランク型プレス加工装置５のスライドテーブル５ｃの下面に装着されているとともに、スライドテーブル５ｃに例えば油圧シリンダなどにより上下移動可能に装着された有底孔加工工具５ｄが下型５ｂに向かって挿通するための挿通孔５ｅを有して構成している。更に、スライドテーブル５ｃの下面には、上型５ａと離間した状態で並んで、トリミング刃５ｈが設置されている。
【００１７】
また、下型５ｂは、ブランク型プレス加工装置５に固定したボルスターテーブル（図を省略する）上に配置されると共に、下降してきた有底孔加工工具５ｄを嵌合ガイドするガイド孔５ｆを有して構成している。ガイド孔５ｆ内には、有底孔加工工具５ｄによって押圧されたブランク材４を支えるためのダイ５ｇが設けられている。更に、下型５ｂには、トリミング刃５ｈに対向するように、トリミング刃受け凹部５ｉが設けられている。
【００１８】
この発明の実施例１においては、上記のように構成するブランク型プレス加工装置５を用いて、先ず、ブランク素材４−１に有底孔７を形成している。すなわち、図２示す如く、板状のブランク素材４−１を下型５ｂ上にセットする。次に、スライドテーブル５ｃによって上型５ａを下降させて、下型５ｂとの間でブランク素材４−１を型締めする。かかる上型５ａと下型５ｂとによる型締め状態を保持したまま、スライドテーブル５ｃに装着された有底孔加工工具５ｄを油圧シリンダなどにより更に下型５ｂのガイド孔５ｆに向かって下降させて嵌合し、有底孔加工工具５ｄに押圧されたブランク素材４−１をダイ５ｇによって受け止めながら、当該ブランク素材４−１に有底孔７を形成する。同時に、トリミング刃５ｈとトリミング刃受け凹部５ｉとによって、先行する工程において有底孔７が形成されているブランク素材４−１の所定部位をトリミングして、図４に示す有底孔７を有する平板状のブランク材４を形成する。このように、ブランク型プレス加工装置５により、ブランク素材４−１が下型５ｂ上を図中左から右へスライド移動しながら、有底孔７が形成されたブランク材４を順次成形していく。
【００１９】
次に、有底孔７を形成したブランク材４を中間成形品１ａに成形すると共に焼入れするホットプレス加工装置を図５及び図６を用いて説明する。かかるホットプレス加工装置８は、凹状の成形部８а−１を有する上型８ａと、凸状の成形部８ｂ−１を有する下型８ｂとを有して構成している。上型８ａは、スライドテーブル８ｃの下面に装着されていると共に、成形部８а−１の側壁には、有底孔７を構成する突起部を受入れるための凹部８ｊが形成されている。また、下型８ｂは、クッションピン８ｆおよびスプリング８ｇにより成るダイクッション手段によってボルスターテーブル８ｈに浮動状態で設置されていると共に、ブランク材４に形成された有底孔７を受入れるための受入れ孔８ｉが形成されて構成している。
【００２０】
また、上記ホットプレス加工装置８によって焼入れ状態で成形された中間成形品１ａにおける有底孔７の底板部７ａを打抜き切除して、プレス成形品１を完成させる別のプレス加工装置１５を図７を用いて説明する。すなわち、図７に示す別のプレス加工装置１５は、上型１５ａと下型１５ｂとを有して構成されている。上型１５ａは、スライドテーブル１５ｃの下面に装着されているとともに、例えば油圧シリンダ１５ｊにより上下移動可能に装着された打抜き工具１５ｅが下型に向かって傾斜状態で挿通するためのガイド孔１５ｄを有して構成している。また、下型５ｂは、不図示のボルスターテーブル上に配置されると共に、打抜き工具１５ｅを案内すると共に打抜き工具１５ｅによって打抜き切除された底板部７ａを廃棄するガイド並びに廃棄孔１５ｉを有して構成されている。
【００２１】
次に、上記ホットプレス加工装置８を用いて、ブランク材４から中間成形品１ａを成形すると共に焼入れする工程を説明する。すなわち、ホットプレス加工装置８を用いる工程において、まず、図５に示すように、下型８ｂ上に不図示の加熱装置により焼入れ温度まで加熱したブランク材４をセットした状態からスライドテーブル８ｃの動作により上型８ａを下降させて、図６に示すように、型締めを行いながらブランク材４を成形しながら焼入れ処理を施して、中間成形品１ａを成形する。この時、有底孔７を構成する突起部は、凹部８ｊ内に受け入れられている。
【００２２】
次に、下型８ｂに対して上型８ａを上昇させることによって型開きし、成形後の中間成形品１ａを型抜きし、図７に示す別のプレス加工装置１５を用いて、有底孔７から底板部７ａを打抜き切除して、貫通孔９を有するプレス成形品１を完成する。
【００２３】
すなわち、図７に示す別のプレス加工装置１５において、下型１５ｂの成形部１５ｂ−１上に有底孔７が形成された中間成形品１ａをセットした上で、上型１５ａを下降して、成形部１５ａ−１と成形部１５ｂ−１との間で中間成形品１ａを型締めし、かかる型締めた状態を保持した上で、打抜き工具１５ｅをガイド孔１５ｄに沿ってガイド並びに廃棄孔１５ｉの方向に移動させて、有底孔７の底板部７ａを打抜き切除する。切除された底板部７ａは、廃棄孔１５ｉから外部へ廃棄されることになる。 この結果、図１に示すような所定形状の貫通孔９を有して断面略コ字状に形成されたプレス成形品１が完成することになる。
【００２４】
このように工程によってプレス成形品１は成形されていくのであるが、かかるプレス成形品１の原形となる中間成形品１ａを焼入れ成形する前の平板状のブランク材４は、図８に示す半抜き状態の材料組織の模式断面図に示すように、有底孔７に底板部７ａが存するために、一般部から有底孔７との境界部に組織的に密なる部分を有することになって、有底孔７が存していたとしても全長に渡って組織的に断裂されることがないことになる。この結果、焼入れ成形時に中間成形品１ａに生ずるひずみによって有底孔７の形状が変形することを抑えることができ、しかも、有底孔７の底板部７ａを打抜き切除して貫通孔９を形成する際に、底板部７ａの打抜き切除が低荷重で可能となり、更に完成したプレス成形品１には、加工後貫通孔９周りに遅れ破壊を起こす高い残留応力が生じることがなく所望の形状を有する貫通孔９が形成されて、低コスト並びに工数低減したプレス成形品が製作することができる。
【００２５】
次に、図１に示すようなプレス成形品１を成形する他の実施例について図９乃至図１１を用いて説明する。なお、かかる他の実施例におけるブランク材４は、上記一の実施例と同様に、ブランク型プレス加工装置５による図２及び図３に示す工程によって、形成されるものである。
【００２６】
そして、このように形成されたブランク材４は、図９乃至図１１に示すホットプレス加工装置１８により、ブランク材４を焼入れ処理しながら所定形状の中間成形品１ａに成形すると共に、かかる中間成形品１ａにおける有底孔７の底板部７ａを打抜き切除することになる点、上記一の実施例と異なる点である。
【００２７】
したがって、図９乃至図１１に示すホットプレス加工装置１８は、凹状の成形部１８ａ−１を有する上型１８ａと、凸状の成形部１８ｂ−１を有する下型１８ｂとを有して構成している。上型１８ａは、スライドテーブル１８ｃの下面に装着されていると共に、成形部１８ａ−１の側壁に下向きに傾斜した状態で貫通したガイド孔１８ｄを有している。ガイド孔１８ｄには、例えば油圧シリンダ１８ｋにより傾斜状にスライド移動して、有底孔７の底板部７ａを打抜き切除する打抜き工具１８ｅが嵌合挿入されている。
【００２８】
また、下型１８ｂは、クッションピン１８ｆおよびスプリング１８ｇにより成るダイクッション手段によってボルスターテーブル１８ｈに浮動設置されていると共に、上型１８ａの打抜き工具１８ｅを案内しつつ打抜き工具１８eによって切除された底板部７ａを廃棄するためのガイド並びに廃棄孔１８ｉが形成されて構成している。
【００２９】
次に、この発明に係る他の実施例を用いて、プレス成形品１を製作していく工程について説明する。まず、この発明に係る他の実施例においても、上記一の実施例と同様に、図２及び図３に示すブランク型プレス加工装置５を用いて、予め、ブランク素材４−１からブランク材４を形成し、かかるブランク材４は、不図示の加熱装置を用いて焼入れ温度にまで加熱しておく。
【００３０】
次に、上記ホットプレス加工装置１８を用いて、ブランク材４を成形すると共に焼入れすると共に有底孔７の底板部７ａを打ち抜き切除してプレス成形品１を製作するにあたって、まず、図９に示すように、ホットプレス加工装置１８において、下型１８ｂ上に不図示の加熱装置により焼入れ温度まで加熱したブランク材４をセットした状態からスライドテーブル１８ｃの動作により上型１８ａを下降させて、図１０に示すように、型締めを行いながらブランク材４を成形しながら焼入れ処理を施して、中間成形品１ａを成形する。
【００３１】
次に、中間成形品１ａは、上型１８ａおよび下型１８ｂを型締めした状態を保持された状態で、冷却されていく。その後、図１１に示すように、打抜き工具１８ｅをガイド孔１８ｄに沿ってガイド並びに廃棄孔１８ｉの方向へ移動させて、有底孔７の底板部７ａを打抜き切除する。切除された底板部７ａは、ガイド並びに廃棄孔１８ｉから外部へ廃棄されることになる。 この結果、図１に示すような所定形状の貫通孔９を有して断面略コ字状に形成されたプレス成形品１が完成することになる。
【００３２】
以上説明した工程によってプレス成形品１を成形する他の実施例においても、上記一の実施例と同様に、プレス成形品１を成形する前のブランク材４は、図８に示すように、有底孔７に底板部７ａが存するために、一般部から有底孔７との境界部に組織的に密なる部分を有していることから、有底孔７が存していたとしても全長に渡って組織的に断裂されることがないことになる。この結果、焼入れ成形時にブランク材４に生じるひずみによって有底孔７の形状が変形することを抑えることができ、しかも、有底孔７の底板部７ａを打抜き切除して貫通孔９を形成する際に、底板部７ａの打抜き切除が低荷重で可能となり、更に完成したプレス成形品１には、加工後貫通孔９周りに遅れ破壊を起こす高い残留応力が生じることがなく所望の形状を有する貫通孔９が形成されて、低コスト並びに工数低減したプレス成形品が製作することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上説明したこの発明は、ブランク材を成形、焼入れして中間成形品を成形する際に有底孔は底板部により一般部位に対して材料が組織的につながっているため、成形により生じるひずみで孔が変形することを抑えることができ、その後底板部を打抜き切除した際に底板部の打抜き切除が低荷重で可能となり、しかも、完成したプレス成形品には、加工後貫通孔周りに遅れ破壊を起こす高い残留応力が生じることがなく所望の形状を有する貫通孔を有するプレス成形品を低コストで得ることができるため、焼入れ温度まで加熱したブランク材を低温の金型によって焼入れを行いつつ、貫通孔を有する成形品を成形するブランク材のプレス成形方法等に好適であるといえる。
【符号の説明】
【００３４】
１ プレス成形品
４ ブランク材
５ ブランク型プレス加工装置
５ｄ 有底孔加工工具
７ 有底孔
７ａ 底板部
８ ホットプレス加工装置
８ｅ 打抜き工具
９ 貫通孔
９ａ 切り落とし破片
１５ 別のプレス加工装置
１５ｅ 打抜き工具
１８ ホットプレス加工装置
１８ｅ 打抜き工具
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼入れ温度まで加熱したブランク材を低温の金型によって焼入れを行いつつ、貫通孔を有する成形品を成形するブランク材のプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、プレス成形を行うことにより焼入れを行うプレス成形方法は、ホットプレス成形方法（又はダイクエンチ成形方法）と称される成形方法であり、自動車のピラー或いはメンバー類などの高い強度が必要な骨格等の補強部材に広く用いられている。そして、当該製品が孔付きのような場合には、成形時に製品が焼入れ処理されていることから、穿孔加工を行う工程を焼入れ成形工程との関連で焼入れ成形前に行うか焼入れ成形後に行うかについて、穿孔した孔部が成形後の残留応力により遅れ破壊を生じるのを解消したり或いは穿孔工具の長寿命化の観点などから、種々の技術が従来より提案されている。
【０００３】
すなわち、例えば従来における一つの技術としては、焼入れ温度によって加熱された鋼材（ブランク材）を上型および下型の型締めにより成形するとともに焼入れする間における鋼材の未硬化状態において、加工刃及びトリム刃を用いて穿孔及びトリミングを行なうという技術が知られている（特許文献１を参照）。
【０００４】
また、従来における他の技術として、鋼板（ブランク材）をホットプレス（ホットプレス加工装置）にて焼入れすると共に成形し、その後次工程としてレーザートリムやレーザーピアスといったレーザー加工により穿孔を行なう方法が知られている（特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４８２５３号公報
【特許文献２】特開２００６−１３０５１９号公報 （特に、段落０００３〜００６等の記載を参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術のうち、特許文献１に記載された技術のように、ブランク材をホットプレス加工装置を用いて焼入れすると共に所定形状に成形する間のブランク材の未硬化状態で穿孔やトリミングをして所定のプレス成形品を製作する場合においては、確かに穿孔やトリミングの場合の工具の急速消耗を防止することができるが、ブランク材の未硬化状態において穿孔した孔形状が、ホットプレス加工装置の金型内で完全硬化するまでの焼入れ成形工程において、孔の位置により成形の際に材料に生じるひずみによって、寸法精度や形状精度を低下させてしまうおそれがあり、そこで、成形の際に材料に生じるひずみの小さい部位へ孔を移すことが必要になる。しかしながら、孔位置は後工程である組立工程の設備や組付ける相手部品との関係から制約を受け、また複雑な形状の部品においては孔を設定できる部位が限られるため、孔位置を変更できない場合が多い。このようなことから、プレス成形品において所望の形状の孔を得ようとする場合には、一品一様に試作トライする必要があり、製品完成までの工数が増大してしまうおそれがある。
【０００７】
また、焼入れ成形後の半製品にレーザー加工により穿孔加工を施す方法は、後工程が増加することによる生産効率の観点から採用が難しく、しかもレーザー加工装置が非常に高価となって、加工費の増大の要因ともなってしまう。
【０００８】
そこで、この発明は、上記した従来の技術における未解決課題に鑑み、形成した貫通孔の形状がホットプレス加工装置による焼入れ成形後においても成形時のひずみにより形状変化をさせずにしかも低コスト並びに工数低減したプレス成形品が製作可能なブランク材のプレス成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るブランク材のプレス成形方法は、上記した従来の技術における未解決課題に鑑み、常温状態のブランク素材に、ブランク型プレス加工装置の有底孔加工工具を用いて材料組織が断裂しない程度に塑性変形させた状態で有底孔を形成すると共にトリミングしてブランク材を成形し、次に、当該ブランク材を、焼入れ温度まで加熱した上でホットプレス加工装置により所定形状にプレス成形するとともに焼入れを行なって中間成形品を成形し、その後当該中間成形品を冷却した上で、別のプレス加工装置が備える有底孔加工工具により有底孔の底板部を打抜き切除することによって、貫通孔を有するプレス成形品を成形するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明は、上記した従来の技術における未解決課題に鑑み、常温状態のブランク素材に、ブランク型プレス加工装置の有底孔加工工具を用いて材料組織が断裂しない程度に塑性変形させた状態で有底孔を形成すると共にトリミングしてブランク材を成形し、次に、当該ブランク材を焼入れ温度まで加熱した上でホットプレス加工装置により所定形状にプレス成形するとともに焼入れを行なって中間成形品を成形し、その後当該中間成形品を冷却した上で、同ホットプレス加工装置が備える有底孔加工工具により有底孔の底板部を打抜き切除することによって、貫通孔を有するプレス成形品を成形するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成する上記いずれの発明も、ブランク材を成形、焼入れして中間成形品を成形する際に有底孔は底板部により一般部位に対して材料が組織的につながっているため、成形により生じるひずみで孔が変形することを抑えることができ、その後底板部を打抜き切除した際に底板部の打抜き切除が低荷重で可能となり、しかも、完成したプレス成形品には、加工後貫通孔周りに遅れ破壊を起こす高い残留応力が生じることがなく所望の形状を有する貫通孔を有するプレス成形品を低コストで得ることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係るブランク材のプレス成形方法により成形する自動車のセンタピラーの補強部材の一部を描画した斜視図である。
【図２】この発明に係るブランク材のプレス成形方法の一の実施例として、ブランク素材に有底孔を形成すると共にかかるブランク素材をトリミングすることによりブランク材を形成するためにブランク素材をセットした状態を示すブランク型プレス加工装置の概略縦断面図である。
【図３】図２に示す状態から、上下金型を型締めして、ブランク素材に有底孔を形成すると共に、ブランク素材をトリミングすることによりブランク材を形成する工程を示すブランク型プレス加工装置の概略縦断面図である。
【図４】図３に示すブランク型プレス加工装置により有底孔を形成したブランク材を描画した横断面図である。
【図５】図３に示す工程において製作されたブランク材を所定の形状の中間成形品に成形すると共に焼入れするためにセットした工程を示すホットプレス加工装置の概略縦断面図である。
【図６】同じく、上下型を型締めして、焼入れ温度まで加熱したブランク材を成形すると共に焼入れして中間成形品を成形する工程を描画したホットプレス加工装置の概略縦断面図である。
【図７】同じく、図６に示す工程の後、冷却した中間成形品における有底孔の底板部を打抜き切除して所定の形状の貫通孔を成形してプレス成形品として完成させる工程を描画した別のプレス加工装置の概略縦断面図である。
【図８】図４に示す有底孔を有して製作されたブランク材の材料組織を描画した模式断面図である。
【図９】この発明に係るブランク材のプレス成形方法の他の実施例として、焼入れ温度まで加熱した図３に示すブランク材を所定の形状の中間成形品に成形すると共に焼入れするためにセットした工程を描画したホットプレス加工装置の概略縦断面図である。
【図１０】同じく、上下型を型締めして、焼入れ温度まで加熱したブランク材を成形すると共に焼入れして中間成形品を成形する工程を描画した同ホットプレス加工装置の概略縦断面図である。
【図１１】図１０に示す工程の後、冷却した中間成形品における有底孔の底板部を打抜き切除して所定の形状の貫通孔を成形してプレス成形品として完成させる工程を描画した同ホットプレス加工装置の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の実施例におけるブランク材のプレス成形方法は、予めブランク材に凹状の有底孔を形成した状態で、焼入れ成形を施した後、当該有底孔の底板部を打抜き切除することによって貫通孔を有する成形品を成形するようにしており、焼入れ成形時においては、有底孔の底板部の存在によって、ブランク材は組織的につながっていることになって、焼入れ成形時に生じるひずみによって有底孔の形状が変形することを抑えることができ、しかも、有底孔の底板部を打抜き切除して貫通孔を形成する際に、底板部の打抜き切除が低荷重で可能となり、更に完成したプレス成形品には、加工後貫通孔周りに遅れ破壊を起こす高い残留応力が生じることがなく所望の形状を有する貫通孔が形成されて、低コスト並びに工数低減したプレス成形品が製作可能なブランク材のプレス成形方法として構成している。
【００１４】
先ず、図１により、この発明に係るブランク材のプレス成形方法によって成形するプレス成形品１を説明する。かかるプレス成形品１は、例えば自動車のセンタピラーに添設して当該センタピラーを補強するための補強部材に適用するものである。そして、補強部材としてのプレス成形品１は、断面略コ字状を呈する一対の縦壁２と、縦壁２の各一端部をそれぞれ連結する横壁３とを有して構成しており、横壁３には、ドアハーネスを挿通させる長孔形状の穿孔３−１やその他の取付孔としての穿孔３−２が穿設されており、また、各縦壁２には、ドアロック装置の取付孔としての一対の穿孔２−１が穿設されている。
【００１５】
そして、このように構成するプレス成形品１は、穿孔２−１及び穿孔３−１、３−２等を形成して構成しているのであるが、これら穿孔２−１及び穿孔３−１、３−２等のうち、特に縦壁２の穿孔２−１の形状寸法が焼入れ時において生じるひずみにより成形性や材料引かれにより、所定形状を得ることが難しい。そこで、次に説明する実施例のようなプレス成形方法において、この発明は、形成した貫通孔の形状がホットプレス加工装置による焼入れ成形時におけるひずみによる材料引かれなどによる形状変化を生じさせずにしかも低コスト並びに工数低減したプレス成形品が製作可能にしているところである。
【００１６】
すなわち、まず、図２及び図３を用いて、この発明の一の実施例におけるブランク型プレス加工装置による有底孔の形成並びにトリミング工程を説明する。かかるブランク型プレス加工装置５は、上型５ａと下型５ｂとを有して構成されている。上型５ａは、ブランク型プレス加工装置５のスライドテーブル５ｃの下面に装着されているとともに、スライドテーブル５ｃに例えば油圧シリンダなどにより上下移動可能に装着された有底孔加工工具５ｄが下型５ｂに向かって挿通するための挿通孔５ｅを有して構成している。更に、スライドテーブル５ｃの下面には、上型５ａと離間した状態で並んで、トリミング刃５ｈが設置されている。
【００１７】
また、下型５ｂは、ブランク型プレス加工装置５に固定したボルスターテーブル（図を省略する）上に配置されると共に、下降してきた有底孔加工工具５ｄを嵌合ガイドするガイド孔５ｆを有して構成している。ガイド孔５ｆ内には、有底孔加工工具５ｄによって押圧されたブランク材４を支えるためのダイ５ｇが設けられている。更に、下型５ｂには、トリミング刃５ｈに対向するように、トリミング刃受け凹部５ｉが設けられている。
【００１８】
この発明の実施例１においては、上記のように構成するブランク型プレス加工装置５を用いて、先ず、ブランク素材４−１に有底孔７を形成している。すなわち、図２示す如く、板状のブランク素材４−１を下型５ｂ上にセットする。次に、スライドテーブル５ｃによって上型５ａを下降させて、下型５ｂとの間でブランク素材４−１を型締めする。かかる上型５ａと下型５ｂとによる型締め状態を保持したまま、スライドテーブル５ｃに装着された有底孔加工工具５ｄを油圧シリンダなどにより更に下型５ｂのガイド孔５ｆに向かって下降させて嵌合し、有底孔加工工具５ｄに押圧されたブランク素材４−１をダイ５ｇによって受け止めながら、当該ブランク素材４−１に有底孔７を形成する。同時に、トリミング刃５ｈとトリミング刃受け凹部５ｉとによって、先行する工程において有底孔７が形成されているブランク素材４−１の所定部位をトリミングして、図４に示す有底孔７を有する平板状のブランク材４を形成する。このように、ブランク型プレス加工装置５により、ブランク素材４−１が下型５ｂ上を図中左から右へスライド移動しながら、有底孔７が形成されたブランク材４を順次成形していく。
【００１９】
次に、有底孔７を形成したブランク材４を中間成形品１ａに成形すると共に焼入れするホットプレス加工装置を図５及び図６を用いて説明する。かかるホットプレス加工装置８は、凹状の成形部８а−１を有する上型８ａと、凸状の成形部８ｂ−１を有する下型８ｂとを有して構成している。上型８ａは、スライドテーブル８ｃの下面に装着されていると共に、成形部８а−１の側壁には、有底孔７を構成する突起部を受入れるための凹部８ｊが形成されている。また、下型８ｂは、クッションピン８ｆおよびスプリング８ｇにより成るダイクッション手段によってボルスターテーブル８ｈに浮動状態で設置されていると共に、ブランク材４に形成された有底孔７を受入れるための受入れ孔８ｉが形成されて構成している。
【００２０】
また、上記ホットプレス加工装置８によって焼入れ状態で成形された中間成形品１ａにおける有底孔７の底板部７ａを打抜き切除して、プレス成形品１を完成させる別のプレス加工装置１５を図７を用いて説明する。すなわち、図７に示す別のプレス加工装置１５は、上型１５ａと下型１５ｂとを有して構成されている。上型１５ａは、スライドテーブル１５ｃの下面に装着されているとともに、例えば油圧シリンダ１５ｊにより上下移動可能に装着された打抜き工具１５ｅが下型に向かって傾斜状態で挿通するためのガイド孔１５ｄを有して構成している。また、下型５ｂは、不図示のボルスターテーブル上に配置されると共に、打抜き工具１５ｅを案内すると共に打抜き工具１５ｅによって打抜き切除された底板部７ａを廃棄するガイド並びに廃棄孔１５ｉを有して構成されている。
【００２１】
次に、上記ホットプレス加工装置８を用いて、ブランク材４から中間成形品１ａを成形すると共に焼入れする工程を説明する。すなわち、ホットプレス加工装置８を用いる工程において、まず、図５に示すように、下型８ｂ上に不図示の加熱装置により焼入れ温度まで加熱したブランク材４をセットした状態からスライドテーブル８ｃの動作により上型８ａを下降させて、図６に示すように、型締めを行いながらブランク材４を成形しながら焼入れ処理を施して、中間成形品１ａを成形する。この時、有底孔７を構成する突起部は、凹部８ｊ内に受け入れられている。
【００２２】
次に、下型８ｂに対して上型８ａを上昇させることによって型開きし、成形後の中間成形品１ａを型抜きし、図７に示す別のプレス加工装置１５を用いて、有底孔７から底板部７ａを打抜き切除して、貫通孔９を有するプレス成形品１を完成する。
【００２３】
すなわち、図７に示す別のプレス加工装置１５において、下型１５ｂの成形部１５ｂ−１上に有底孔７が形成された中間成形品１ａをセットした上で、上型１５ａを下降して、成形部１５ａ−１と成形部１５ｂ−１との間で中間成形品１ａを型締めし、かかる型締めた状態を保持した上で、打抜き工具１５ｅをガイド孔１５ｄに沿ってガイド並びに廃棄孔１５ｉの方向に移動させて、有底孔７の底板部７ａを打抜き切除する。切除された底板部７ａは、廃棄孔１５ｉから外部へ廃棄されることになる。 この結果、図１に示すような所定形状の貫通孔９を有して断面略コ字状に形成されたプレス成形品１が完成することになる。
【００２４】
このように工程によってプレス成形品１は成形されていくのであるが、かかるプレス成形品１の原形となる中間成形品１ａを焼入れ成形する前の平板状のブランク材４は、図８に示す半抜き状態の材料組織の模式断面図に示すように、有底孔７に底板部７ａが存するために、一般部から有底孔７との境界部に組織的に密なる部分を有することになって、有底孔７が存していたとしても全長に渡って組織的に断裂されることがないことになる。この結果、焼入れ成形時に中間成形品１ａに生ずるひずみによって有底孔７の形状が変形することを抑えることができ、しかも、有底孔７の底板部７ａを打抜き切除して貫通孔９を形成する際に、底板部７ａの打抜き切除が低荷重で可能となり、更に完成したプレス成形品１には、加工後貫通孔９周りに遅れ破壊を起こす高い残留応力が生じることがなく所望の形状を有する貫通孔９が形成されて、低コスト並びに工数低減したプレス成形品が製作することができる。
【００２５】
次に、図１に示すようなプレス成形品１を成形する他の実施例について図９乃至図１１を用いて説明する。なお、かかる他の実施例におけるブランク材４は、上記一の実施例と同様に、ブランク型プレス加工装置５による図２及び図３に示す工程によって、形成されるものである。
【００２６】
そして、このように形成されたブランク材４は、図９乃至図１１に示すホットプレス加工装置１８により、ブランク材４を焼入れ処理しながら所定形状の中間成形品１ａに成形すると共に、かかる中間成形品１ａにおける有底孔７の底板部７ａを打抜き切除することになる点、上記一の実施例と異なる点である。
【００２７】
したがって、図９乃至図１１に示すホットプレス加工装置１８は、凹状の成形部１８ａ−１を有する上型１８ａと、凸状の成形部１８ｂ−１を有する下型１８ｂとを有して構成している。上型１８ａは、スライドテーブル１８ｃの下面に装着されていると共に、成形部１８ａ−１の側壁に下向きに傾斜した状態で貫通したガイド孔１８ｄを有している。ガイド孔１８ｄには、例えば油圧シリンダ１８ｋにより傾斜状にスライド移動して、有底孔７の底板部７ａを打抜き切除する打抜き工具１８ｅが嵌合挿入されている。
【００２８】
また、下型１８ｂは、クッションピン１８ｆおよびスプリング１８ｇにより成るダイクッション手段によってボルスターテーブル１８ｈに浮動設置されていると共に、上型１８ａの打抜き工具１８ｅを案内しつつ打抜き工具１８eによって切除された底板部７ａを廃棄するためのガイド並びに廃棄孔１８ｉが形成されて構成している。
【００２９】
次に、この発明に係る他の実施例を用いて、プレス成形品１を製作していく工程について説明する。まず、この発明に係る他の実施例においても、上記一の実施例と同様に、図２及び図３に示すブランク型プレス加工装置５を用いて、予め、ブランク素材４−１からブランク材４を形成し、かかるブランク材４は、不図示の加熱装置を用いて焼入れ温度にまで加熱しておく。
【００３０】
次に、上記ホットプレス加工装置１８を用いて、ブランク材４を成形すると共に焼入れすると共に有底孔７の底板部７ａを打ち抜き切除してプレス成形品１を製作するにあたって、まず、図９に示すように、ホットプレス加工装置１８において、下型１８ｂ上に不図示の加熱装置により焼入れ温度まで加熱したブランク材４をセットした状態からスライドテーブル１８ｃの動作により上型１８ａを下降させて、図１０に示すように、型締めを行いながらブランク材４を成形しながら焼入れ処理を施して、中間成形品１ａを成形する。
【００３１】
次に、中間成形品１ａは、上型１８ａおよび下型１８ｂを型締めした状態を保持された状態で、冷却されていく。その後、図１１に示すように、打抜き工具１８ｅをガイド孔１８ｄに沿ってガイド並びに廃棄孔１８ｉの方向へ移動させて、有底孔７の底板部７ａを打抜き切除する。切除された底板部７ａは、ガイド並びに廃棄孔１８ｉから外部へ廃棄されることになる。 この結果、図１に示すような所定形状の貫通孔９を有して断面略コ字状に形成されたプレス成形品１が完成することになる。
【００３２】
以上説明した工程によってプレス成形品１を成形する他の実施例においても、上記一の実施例と同様に、プレス成形品１を成形する前のブランク材４は、図８に示すように、有底孔７に底板部７ａが存するために、一般部から有底孔７との境界部に組織的に密なる部分を有していることから、有底孔７が存していたとしても全長に渡って組織的に断裂されることがないことになる。この結果、焼入れ成形時にブランク材４に生じるひずみによって有底孔７の形状が変形することを抑えることができ、しかも、有底孔７の底板部７ａを打抜き切除して貫通孔９を形成する際に、底板部７ａの打抜き切除が低荷重で可能となり、更に完成したプレス成形品１には、加工後貫通孔９周りに遅れ破壊を起こす高い残留応力が生じることがなく所望の形状を有する貫通孔９が形成されて、低コスト並びに工数低減したプレス成形品が製作することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上説明したこの発明は、ブランク材を成形、焼入れして中間成形品を成形する際に有底孔は底板部により一般部位に対して材料が組織的につながっているため、成形により生じるひずみで孔が変形することを抑えることができ、その後底板部を打抜き切除した際に底板部の打抜き切除が低荷重で可能となり、しかも、完成したプレス成形品には、加工後貫通孔周りに遅れ破壊を起こす高い残留応力が生じることがなく所望の形状を有する貫通孔を有するプレス成形品を低コストで得ることができるため、焼入れ温度まで加熱したブランク材を低温の金型によって焼入れを行いつつ、貫通孔を有する成形品を成形するブランク材のプレス成形方法等に好適であるといえる。
【符号の説明】
【００３４】
１ プレス成形品
４ ブランク材
５ ブランク型プレス加工装置
５ｄ 有底孔加工工具
７ 有底孔
７ａ 底板部
８ ホットプレス加工装置
８ｅ 打抜き工具
９ 貫通孔
９ａ 切り落とし破片
１５ 別のプレス加工装置
１５ｅ 打抜き工具
１８ ホットプレス加工装置
１８ｅ 打抜き工具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温状態のブランク素材に、ブランク型プレス加工装置の有底孔加工工具を用いて材料組織が断裂しない程度に塑性変形させた状態で有底孔を形成すると共にトリミングしてブランク材を成形し、次に、当該ブランク材を、焼入れ温度まで加熱した上でホットプレス加工装置により所定形状にプレス成形するとともに焼入れを行なって中間製品を成形し、その後当該中間成形品を冷却した上で、別のプレス加工装置が備える有底孔加工工具により前記有底孔の底板部を打抜き切除することによって、貫通孔を有するプレス成形品を成形するようにしたことを特徴とするブランク材のプレス成形方法。
【請求項２】
常温状態のブランク素材に、ブランク型プレス加工装置の有底孔加工工具を用いて材料組織が断裂しない程度に塑性変形させた状態で有底孔を形成すると共にトリミングしてブランク材を成形し、次に、当該ブランク材を焼入れ温度まで加熱した上でホットプレス加工装置により所定形状にプレス成形するとともに焼入れを行なって中間成形品を成形し、その後当該中間成形品を冷却した上で、同ホットプレス加工装置が備える有底孔加工工具により有底孔の底板部を打抜き切除することによって、貫通孔を有するプレス成形品を成形するようにしたことを特徴とするブランク材のプレス成形方法。
【請求項１】
常温状態のブランク素材に、ブランク型プレス加工装置の有底孔加工工具を用いて材料組織が断裂しない程度に塑性変形させた状態で有底孔を形成すると共にトリミングしてブランク材を成形し、次に、当該ブランク材を、焼入れ温度まで加熱した上でホットプレス加工装置により所定形状にプレス成形するとともに焼入れを行なって中間製品を成形し、その後当該中間成形品を冷却した上で、別のプレス加工装置が備える有底孔加工工具により前記有底孔の底板部を打抜き切除することによって、貫通孔を有するプレス成形品を成形するようにしたことを特徴とするブランク材のプレス成形方法。
【請求項２】
常温状態のブランク素材に、ブランク型プレス加工装置の有底孔加工工具を用いて材料組織が断裂しない程度に塑性変形させた状態で有底孔を形成すると共にトリミングしてブランク材を成形し、次に、当該ブランク材を焼入れ温度まで加熱した上でホットプレス加工装置により所定形状にプレス成形するとともに焼入れを行なって中間成形品を成形し、その後当該中間成形品を冷却した上で、同ホットプレス加工装置が備える有底孔加工工具により有底孔の底板部を打抜き切除することによって、貫通孔を有するプレス成形品を成形するようにしたことを特徴とするブランク材のプレス成形方法。
【図１】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１４３７７８（Ｐ２０１２−１４３７７８Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３３８２（Ｐ２０１１−３３８２）
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【出願人】（０００１７８８０４）ユニプレス株式会社 (83)
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１１日（２０１１．１．１１）
【出願人】（０００１７８８０４）ユニプレス株式会社 (83)
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