(57)【要約】      （修正有）【課題】パンチとダイスとの間のクリアランス管理を多少ラフにしても、成形された断面ハット型のプレス成形品の縦壁部における相手部品との接合面積を十分確保して、高い接合強度を得られるようにした熱間プレス成形装置を提供する。【解決手段】加熱された金属板材をダイス１１とパンチ１２を用いてプレス加工すると共に焼入れをして断面ハット状のプレス成形品１を成形する熱間プレス成形装置において、ダイス及びパンチにおける相対向する各縦壁部成形面１１ｂ、１２ａについて、一つの屈折点Ｂ１を介在させて連続する複数の成形平面部Ｐ１、Ｐ２及びＰ３、Ｐ４にて構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された金属板材をダイスとパンチを用いてプレス加工すると共に焼入れをして断面ハット状のプレス成形品を成形する熱間プレス成形装置であって、前記ダイス及び前記パンチにおける相対向する各縦壁部成形面を、少なくとも一つの屈折点を介在させて連続する複数の成形平面部にて構成したことを特徴とする熱間プレス成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属板材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱された金属板材を低温の金型によってプレス成形すると共に焼入れ硬化して、断面ハット型のプレス成形品を成形する熱間プレス成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の車体骨格を構成するセンターピラー、フロントピラー、サイドシル、ルーフサイドレール等の車体骨格メンバーは、図４に示すように、断面ハット型のプレス成形品１によって構成している。このような断面ハット型のプレス成形品１は、断面コ字状の本体部２と、本体部２の互いに対向する一対の縦壁部３の各端部を外向きに延在させたフランジ部４とで構成しており、多く熱間プレス成形装置を用いて成形されている。
【０００３】
この種の熱間プレス成形装置は、ダイスと、このダイスのパンチ挿入穴に挿脱するパンチとからなる金型を用いて、焼入れ温度まで加熱した高強度の金属板材を成形すると共に焼入れ硬化し、断面ハット型のプレス成形品を製作するように構成されている。そして、かかる熱間プレス成形装置は、ダイスとパンチにより金属板材を成形する際に、当該金属板材を成形面に接触させることによって急冷して焼入れを施す必要があることから、ダイスとパンチとのクリアランスについて、強度及び寸法精度に優れたプレス成形品を得ることに対して適正な設計がなされていることが肝要であるが、適正な設計をすることは非常に困難でことであるのが実情である。
【０００４】
そこで、従来の技術としては、ダイスとパンチとのクリアランス管理を可能な限り行うも、非常に困難であることに鑑み、例えば、次に説明する２つの熱間プレス成形装置が提案されている（特許文献１及び２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７２４６３号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２０１１−２４０３７３号公報
【０００７】
特許文献１に記載された熱間プレス成形装置は、ダイスとパンチとのクリアランスを、金属板材の板厚に対応した所定寸法に設定すると共に、ダイス又はパンチの成形面に形成され且つ冷媒を導入する冷媒導入溝を備えて構成するもので、金型と成形する金属板材との接触による接触抜熱効果及び冷媒による冷却効果によって金属板材の冷却速度を高めて、所定の焼入れ硬度及び寸法精度を有するプレス成形品を得ようとしている。
【０００８】
又、特許文献２に記載された熱間プレス成形装置は、パンチとダイスとの相対向する縦壁部のうち、少なくとも一方を曲面（凸曲面又は波形曲面）に形成して構成するもので、当該縦壁部を曲面に形成することによって、パンチとダイス間のクリアランスが大きくても、また多少のバラツキがあっても、金属板材の表裏の少なくとも一方が縦壁部に接触させることができ、かかる接触部分によって金属板材の冷却速度を高めようとしたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の技術は、自動車の車体骨格を構成するセンターピラー、フロントピラー、サイドシル、ルーフサイドレール等の車体骨格メンバーを成形するには、いずれも満足がいくプレス成形品を得るには難しい。
【００１０】
なんとなれば、このような車体骨格メンバーは、自動車の車体骨格構成するものであることから、常に均一なる高硬度のプレス成形品が求められていると共に、相手部品とスポット溶接等により接合する場合に所定の接触面積を確保して接合強度を高める必要があるからである。
【００１１】
かかる観点から、上記従来の熱間プレス成形装置を検討すると、先ず、前者のダイス又はパンチの成形面に形成され且つ冷媒を導入する冷媒導入溝を備えて構成する熱間プレス成形装置は、確かに、冷媒導入溝からの冷媒導入によりダイスとパンチ間のクリアランスのバラツキ等を補って金属板材の急速冷却を果たすことができることになるが、反面、冷却導入溝により導入された冷媒の影響が届かないあるいは冷媒の到達が少ない成形面が発生してしまうおそれがあり、冷却によるプレス成形品硬化が部分的にムラを生じてしまうことがあり、また、部分的に冷却速度が相違することによるプレス成形品の所定寸法精度を保持することが困難となってしまうおそれがある。特に、断面ハット型のプレス成形品が、その縦壁部の高さ寸法が比較的に大きい場合には、冷却速度のアンバランスや寸法精度のバラツキが大きくなる傾向になってしまう。
【００１２】
又、後者の熱間プレス成形装置は、パンチとダイスとの相対向する縦壁部を曲面に形成して、パンチとダイス間のクリアランスが大きくまた多少のバラツキがあっても、金属板材の表裏の少なくとも一方が縦壁に接触する範囲を広げるように構成した場合、パンチ又はダイスのうち一方の縦壁部のみを曲面にすると、金属板材の表裏によって冷却速度が異なってきてしまうことになる。しかも、パンチとダイスとの相対向する縦壁部を曲面に形成したことにより、当該プレス成形品が、自動車の骨格メンバーのような断面ハット型を呈するプレス成形品の場合には、その縦壁部も曲面形状に成形されてしまうことになって、例えば、相手部品とスポット溶接などにより接合される場合には、接合部分が相手部品との間における接合面積が小さくなって、所定の接合強度を取得するのが困難になってしまう。
【００１３】
そこで、この発明は、かかる従来の技術における未解決課題に鑑み、パンチとダイスとの間のクリアランス管理を多少ラフにしても、金属板材のパンチおよびダイスとの接触面積を大きく確保してプレス成形時において所定の冷却速度を得るようにすると共に、成形された断面ハット型のプレス成形品の縦壁部における相手部品との接合面積を十分確保して、高い接合強度を得られるようにした熱間プレス成形装置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】
【００１４】
この発明に係る熱間プレス成形装置は、加熱された金属板をダイスとパンチを用いてプレス加工すると共に焼入れをして断面ハット状のプレス成形品を成形する熱間プレス成形装置であって、ダイス及びパンチにおける相対向する各縦壁部成形面を、少なくとも一つの屈折点を介在させて連続する複数の成形平面部にて構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成するこの発明は、ダイス及びパンチにおける相対向する各縦壁部成形面について、少なくとも一つの屈折点を介在させて連続する複数の成形平面部にて構成したことから、ダイス及びパンチにおける相対向する各縦壁部成形面がそれぞれ屈折点により分断された小さな成形平面部で構成されることになって、プレス成形される金属板材におけるダイス及びパンチとの接触面積を大きく確保することができて、金属板材全体の冷却速度を急速に高めて、焼入れ硬化を均一に施すことができる。
【００１６】
しかも、この発明は、ダイス及びパンチにおける相対向する各縦壁部成形面を少なくとも一つの屈折点を介在させて連続する複数の成形平面部にて構成したことから、成形された断面ハット型のプレス成形品における縦壁部が、屈折点を介在させて連続する複数個の平面形状に成形されていることになって、相手部品と平面接合することができて接合面積を十分確保できることになって、高い接合強度を得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施例１に係る熱間プレス成形装置の要部を描画した断面図である。
【図２】図１における実線示円内を拡大して描画した断面図である。
【図３】この発明の実施例２に係る熱間プレス成形装置の要部を描画した断面図である。
【図４】熱間プレス成形装置によって成形する断面ハット型のプレス成形品を描画した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明に係る実施例における熱間プレス成形装置は、パンチとダイスとの間のクリアランス管理を多少ラフにしても、金属板材のパンチおよびダイスとの接触面積を大きく確保してプレス成形時において所定の冷却速度を得るようにすると共に、成形された断面ハット型のプレス成形品の縦壁部における相手部品との間で平面接合することができて、接合面積を十分確保でき、高い接合強度を得られるように構成している。
【００１９】
次に、図を用いて、この発明を採用した実施例に係る熱間プレス成形装置について説明する。  
【００２０】
先ず、図１及び図２に示すこの発明の実施例１について説明する。
【００２１】
図１及び図２によれば、熱間プレス成形装置１０は、ダイス１１と、ダイス１１のパンチ挿入穴１１ａに挿入し得るパンチ１２と、ダイス１１との間で金属板材２０を挟持する板押えホルダ１３とを備えて構成されている。
【００２２】
ダイス１１をパンチ挿入穴１１ａに挿入した際、ダイス１１とパンチ１２との間には、金属板材２０を成形して、断面ハット型のプレス成形品１を成形することから、所定寸法のクリアランス１４が設定されている。
【００２３】
さらに、ダイス１１におけるプレス成形品１の縦壁部３を成形するパンチ挿入穴１１ａの内壁が構成する縦壁成形面１１ｂは、一の屈折点Ｂを介在させて連続することにより、２つの成形平面部Ｐ１、Ｐ２を有して構成している。同じく、パンチ１２における外壁が構成する縦壁成形面１２ａは、一の屈折点Ｂを介在させて連続することにより、２つの成形平面部Ｐ３、Ｐ４を有して構成している。従って、ダイス１１側の成形平面部Ｐ１、Ｐ２とパンチ１２の成形平面部Ｐ３、Ｐ４とは、互いに所定幅離間した状態で、クリアランス１４を形成している。
【００２４】
このように構成する実施例１においては、所定の焼入れ温度に加熱された金属板材２０は、ダイス１１およびダイス１１のパンチ挿入穴１１ａに挿入されたパンチによって、図４に示す断面ハット型のプレス成形品１に成形されることになる。
【００２５】
かかる金属板材２０の成形過程において、ダイス１１の縦壁成形面１１ｂは、屈折点Ｂを挟んで２つの成形平面部Ｐ１、Ｐ２により構成されていると共に、パンチ１２の縦壁成形面１２ａは、屈折点Ｂを挟んで２つの成形平面部Ｐ３、Ｐ４により構成されていることになる。かかる結果、各縦壁成形面１１ｂ及び１２ａは、小面積に分割された成形平面部Ｐ１、Ｐ２及びＰ３、Ｐ４によって形成されていることになって、金属板材２０が縦壁成形面１１ｂ及び１２ａに広く接触できることになる。
【００２６】
この結果、ダイス１１とパンチ１２との間のクリアランス管理を多少ラフにしても、金属板材２０のダイス１１およびパンチ１２との接触面積を大きく確保してプレス成形時における所定の冷却速度を得て、金属板材２０の全体をムラなく均一に焼入れ硬化することができる。
【００２７】
また、上記実施例１により成形されたプレス成形品１は、その縦壁部３がダイス１１及びパンチ１２におけるそれぞれ２つの成形平面部Ｐ１、Ｐ２及びＰ３、Ｐ４によって構成されることになって、例えば相手部品にスポット溶接等により接合する場合等においては、当該閉面部の存在により相手部品との間で平面接合ができて、結果的に接合面積が十分確保でき、高い接合強度より接合することができる。
【００２８】
上記実施例１は、プレス成形品１における縦壁部３の高さ寸法が比較的低い場合に好適な態様であるといえるが、もし、当該縦壁部３の高さ寸法が比較的高くなって、金属板材２０を大きく絞り込んで成形する場合には、屈折点Ｂを複数個設けることによって、縦壁成形面１１ｂ及び１２ａを構成する成形平面部を多数設定するようにしてもよい。
【００２９】
図３に示すこの発明の実施例２に係る熱間プレス成形装置によれば、ダイス１１の互いに対向する両縦壁成形面１１ｂ及びパンチ１２の互いに対向する両縦壁成形面１２ａは、それぞれ、２つの屈折点Ｂ１、Ｂ２を介在させて連続する３つの成形平面部Ｐ５〜Ｐ７、Ｐ８〜Ｐ１０にて構成するようにしている。
【００３０】
かかる構成を有する実施例２においては、プレス成形品１における縦壁部３の高さ寸法が比較的高い分、縦壁成形面１１ｂ及び１２ａが、それぞれ３つの成形平面部Ｐ５〜Ｐ７、Ｐ８〜Ｐ１０にて構成されていることから、金属板材２０を大きく絞り込んで当該縦壁部３を成形する場合に、ダイス１１とパンチ１２との間のクリアランス管理を多少ラフにしても、金属板材２０のダイス１１およびパンチ１２との接触面積を大きく確保してプレス成形時における所定の冷却速度を得て、金属板材２０の全体をムラなく均一に焼入れ硬化することができる。
【００３１】
また、上記実施例２の場合であっても、成形されたプレス成形品１は、その縦壁部３が、ダイス１１及びパンチ１２におけるそれぞれ３つの成形平面部Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７及びＰ８、Ｐ９、Ｐ１０によって成形されることになって、例えば相手部品にスポット溶接等により接合する場合等においては、当該成形平面部の存在により相手部品との間で平面接合ができて、結果的に高い接合強度により接合することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明したこの発明は、パンチとダイスとの間のクリアランス管理を多少ラフにしても、金属板材のパンチおよびダイスとの接触面積を大きく確保してプレス成形時において所定の冷却速度を得るようにすると共に、成形された断面ハット型のプレス成形品の縦壁部における相手部品との接合面積を十分確保して、高い接合強度を得られるように構成されていることから、金属板材をその焼入れ温度まで加熱し、加熱された金属板材を低温の金型によってプレス成形すると共に焼入れ硬化して、自動車の骨格メンバーなどの断面ハット型のプレス成形品を製作する熱間プレス成形装置等に好適であるといえる。
【符号の説明】
【００３３】
１    プレス成形品
３    縦壁部
１０    熱間プレス装置
１１    ダイス
１１ａ  パンチ挿入穴
１１ｂ  縦壁成形面
１２    パンチ
１２ａ  縦壁成形面
Ｂ、Ｂ１，Ｂ２  屈折点
Ｐ１〜Ｐ１０  成形平面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013233548.tif 000005
【図４】
2013233548.tif 000006