(57)【要約】【課題】高強度鋼に対するホットプレス後の後加工を容易にするとともに、遅れ破壊の発生を防止することができるホットプレス加工方法およびホットプレス加工装置を提供する。【解決手段】ホットプレス工程（ＳＴＥＰ−１）と抜き加工工程（ＳＴＥＰ−２）を有するものであって、ホットプレス工程（ＳＴＥＰ−１）は、後加工により除去すべき部位である抜き部分６ｃを、ダイ１１およびポンチ１２によって仮抜きする仮抜き工程（ＳＴＥＰ−１−３，４）を備え、抜き加工工程（ＳＴＥＰ−２）は、前記仮抜き工程にて仮抜きされた抜き部分６ｃをパンチ２１によって本抜きする本抜き工程（ＳＴＥＰ−２−２）を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットプレス工程と抜き加工工程を有するホットプレス加工方法であって、
前記ホットプレス工程は、
後加工により除去すべき部位である抜き部分を、ダイおよびポンチによって仮抜きする仮抜き工程を備え、
前記抜き加工工程は、
前記仮抜き工程にて仮抜きされた前記抜き部分を、パンチによって本抜きする本抜き工程を備える、
ことを特徴とするホットプレス加工方法。
【請求項２】
前記ホットプレス工程と前記抜き加工工程は、
異なる場所で行われる、
ことを特徴とする請求項１に記載のホットプレス加工方法。
【請求項３】
前記仮抜き工程における仮抜きは、
前記ダイおよびパンチによりＶ字状の溝部を形成して、前記抜き部分を形成するものである、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のホットプレス加工方法。
【請求項４】
前記本抜き工程の後で、
前記パンチによって、前記抜き部分を除去した部位に形成される開口部を拡径する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のホットプレス加工方法。
【請求項５】
ホットプレス工程と抜き加工工程を有するホットプレス加工方法に用いられるホットプレス加工装置であって、
前記ホットプレス工程を実行するためのプレス装置を備え、
前記プレス装置はダイとポンチを備え、
前記ダイおよびポンチは、前記ホットプレス工程において、前記抜き部分を取り囲むＶ字状の溝部を形成して前記抜き部分を仮抜きするための略円環状の突起部を有する、
ことを特徴とするホットプレス加工装置。
【請求項６】
さらに、前記抜き部分を押圧するためのパンチを有するパンチ装置を備え、
前記パンチにより前記抜き部分を押圧して、前記抜き部分を除去する、
ことを特徴とする請求項５に記載のホットプレス加工装置。
【請求項７】
前記パンチの外径寸法を、
前記抜き部分を除去した部位に形成される開口部の内径寸法に比して大きくして、
前記パンチを前記開口部に押し込むことによって、前記開口部を拡径する、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のホットプレス加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットプレス加工方法およびホットプレス加工装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車産業等の分野においては、さらなる性能（燃費、安全性等）向上を図るべく、車体の軽量化および高剛性化が進められており、高強度鋼板が使用される場面が増加している。
高強度鋼板は、高強度である反面、成形後に追加で機械加工を行うことが困難であるという性質を有しているため、ホットプレス加工により成形した高強度鋼板からなる製品を後加工するための技術が種々検討されている。
【０００３】
ホットプレス加工により成形した高強度鋼板からなる製品を後加工するための技術は、例えば、以下に示す特許文献１に開示されており、公知となっている。
特許文献１に開示されている従来技術では、ホットプレス工程において、素材を挟持する成形型の挟持面に突起部を設けることにより、中間成形体に折割溝を形成する構成としている。そして、ホットプレス時に折割溝を形成しておくことによって、ホットプレス工程の後でも、折割溝において中間成形体を容易に折り割る加工を施すことが可能になり、不要部分等を除去する後加工が、容易に行えるようになっている。
【０００４】
また、ホットプレス工程により中間成形体を成形すると同時に、温度が高い状態（材料の引張り強度が低い状態）で抜き加工まで行う構成としたホットプレス方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９４６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている従来技術では、ホットプレス工程により成形される中間成形体を、ホットプレス工程後に容易に後加工することが可能になっている。
しかしながら、高強度鋼板を後加工するときには、応力等が作用した部位において遅れ破壊が発生するという問題があるが、特許文献１に開示されている従来技術では、遅れ破壊の発生が考慮されていないという問題があった。
【０００７】
また、ホットプレス工程により中間成形体を成形すると同時に、温度が高い状態（材料の引張り強度が低い状態）で抜き加工まで行ってしまう構成としたホットプレス方法では、抜き加工を行うための機構やスクラップを排出するための機構をプレス金型（ダイやパンチ等）に装備しておく必要があるため、プレス金型の構成が複雑かつ大型化するという問題もあった。
【０００８】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、高強度鋼に対するホットプレス後の後加工を容易にするとともに、遅れ破壊の発生を防止することができるホットプレス加工方法およびホットプレス加工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】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、ホットプレス工程と抜き加工工程を有するホットプレス加工方法であって、前記ホットプレス工程は、後加工により除去すべき部位である抜き部分を、ダイおよびポンチによって仮抜きする仮抜き工程を備え、前記抜き加工工程は、前記仮抜き工程にて仮抜きされた前記抜き部分を、パンチによって本抜きする本抜き工程を備えるものである。
【００１１】
請求項２においては、前記ホットプレス工程と前記抜き加工工程は、異なる場所で行われるものである。
【００１２】
請求項３においては、前記仮抜き工程における仮抜きは、前記ダイおよびパンチによりＶ字状の溝部を形成して、前記抜き部分を形成するものである。
【００１３】
請求項４においては、前記本抜き工程の後で、前記パンチによって、前記抜き部分を除去した部位に形成される開口部を拡径するものである。
【００１４】
請求項５においては、ホットプレス工程と抜き加工工程を有するホットプレス加工方法に用いられるホットプレス加工装置であって、前記ホットプレス工程を実行するためのプレス装置を備え、前記プレス装置はダイとポンチを備え、前記ダイおよびポンチは、前記ホットプレス工程において、前記抜き部分を取り囲むＶ字状の溝部を形成して前記抜き部分を仮抜きするための略円環状の突起部を有するものである。
【００１５】
請求項６においては、さらに、前記抜き部分を押圧するためのパンチを有するパンチ装置を備え、前記パンチにより前記抜き部分を押圧して、前記抜き部分を除去するものである。
【００１６】
請求項７においては、前記パンチの外径寸法を、前記抜き部分を除去した部位に形成される開口部の内径寸法に比して大きくして、前記パンチを前記開口部に押し込むことによって、前記開口部を拡径するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１８】
請求項１においては、遅れ破壊の発生を防止しつつ、ホットプレス成形後の後加工を可能にすることができる。
【００１９】
請求項２においては、ホットプレス加工工程を簡素化することができる。
【００２０】
請求項３においては、遅れ破壊の発生を防止しつつ、ホットプレス成形後の後加工を可能にすることができる。
【００２１】
請求項４においては、遅れ破壊の発生を防止することができる。
【００２２】
請求項５においては、遅れ破壊の発生を防止しつつ、ホットプレス成形後の後加工を可能にすることができる。
【００２３】
請求項６においては、ホットプレス加工装置を簡易な構成とすることができる。
【００２４】
請求項７においては、遅れ破壊の発生を防止しつつ、ホットプレス成形後の後加工を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るホットプレス加工装置の全体構成を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係るホットプレス加工装置のプレス装置を示す模式図。
【図３】プレス装置のダイおよびポンチに形成される突起部を示す模式図、（ａ）断面模式図、（ｂ）平面模式図。
【図４】本発明の一実施形態に係るホットプレス加工装置のパンチ装置を示す模式図。
【図５】本発明の一実施形態に係るホットプレス加工方法を示すフロー図。
【図６】本発明の一実施形態に係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による加工状況（ＳＴＥＰ−１−１）を示す模式図。
【図７】本発明の一実施形態に係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による加工状況（ＳＴＥＰ−１−２）を示す模式図。
【図８】本発明の一実施形態に係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による加工状況（ＳＴＥＰ−１−３〜４）を示す模式図。
【図９】中間成形体における抜き部分の仮抜き状況を示す部分拡大模式図。
【図１０】本発明の一実施形態に係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による加工状況（ＳＴＥＰ−２−１）を示す模式図。
【図１１】本発明の一実施形態に係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による加工状況（ＳＴＥＰ−２−２〜３）を示す模式図。
【図１２】パンチと抜き部分の寸法差を示す部分拡大模式図。
【図１３】パンチによる孔の拡径状況を示す部分拡大模式図。
【図１４】本抜き後の中間成形体と拡径後の製品を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工装置の全体構成について、図１〜図４を用いて説明をする。
図１に示す如く、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工装置１は、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工方法に用いられる加工装置であり、ホットプレス工程を実行するための装置であるプレス装置１０と抜き加工工程を実行するための装置であるパンチ装置２０を備える構成としている。
【００２７】
即ち、ホットプレス加工装置１では、プレス装置１０とパンチ装置２０を別体で備える構成としており、ホットプレス加工装置１を用いたホットプレス加工方法では、ホットプレス工程と抜き加工工程を異なる場所およびタイミングで行う構成としている。
このため、ホットプレス加工装置１では、従来のプレス装置１０にパンチ装置２０に相当する機能を併せ持つ構成とする場合に比して、より簡易に各装置１０・２０を構成することが可能になっている。
【００２８】
図２に示す如く、プレス装置１０は、製品の元となるブランク５（図６参照）に対してホットプレスを施すための部位であり、ダイ１１、ポンチ１２、ブランクホルダー１３、クッション１４、クッションピン１５・１５等を備えている。
【００２９】
ダイ１１は凹状の型を構成する部位であり、プレス方向に平行な型面１１ｂが形成される第一部材１１ａと、プレス方向に直交する型面１１ｄを形成する第二部材１１ｃからなる構成としている。また、第二部材１１ｃは第一部材１１ａによって包囲されており、第一部材１１ａ内を変位可能な構成としている。
【００３０】
また、ダイ１１は図示しない変位装置によって支持されており、鉛直方向（プレス方向）に変位可能な構成としている。尚、ダイ１１を支持するための変位装置としては、油圧シリンダ等を採用することができる。
【００３１】
さらに、図２および図３（ａ）（ｂ）に示す如く、第二部材１１ｃのポンチ１２に対面する型面１１ｄにはリング状の突起部１１ｅが形成されている。
突起部１１ｅは、ブランク５に対して後加工により形成したい孔の位置、大きさ、形状等に対応させて形成されており、尖端部１１ｆを有する尖った形状を有している。
【００３２】
図２に示す如く、ポンチ１２は凸状の型を構成する部位であり、プレス方向に平行な型面１２ａと、プレス方向に直交する型面１２ｂが形成されている。
またポンチ１２は、ホルダー１６により支持されている。
ホルダー１６は、プレス装置１０の図示しないフレーム等に固定され、変位不能な構成としており、該ホルダー１６により支持されるポンチ１２も変位不能な構成としている。
【００３３】
また、図２および図３（ａ）（ｂ）に示す如く、ダイ１１の型面１１ｄに対面する型面１２ｂにはリング状の突起部１２ｃが形成されている。
突起部１２ｃは、ブランク５に対して後加工により形成したい孔の位置、大きさ、形状等に対応させて形成されており、尖端部１２ｄを有する尖った形状を有している。
【００３４】
そして、図３（ａ）に示す如く、ダイ１１に形成された突起部１１ｅと、ポンチ１２に形成された突起部１２ｃは、平面視における配置位置を一致させつつ、対面させて配置する構成としている。
【００３５】
図２に示す如く、ブランクホルダー１３は、ダイ１１（より詳しくは、第一部材１１ａ）と協動してブランク５を挟持するための部位であり、ポンチ１２の周囲に配置されている。
またブランクホルダー１３のプレス方向における下面には、クッションピン１５・１５が当接している。
そして、クッションピン１５・１５の下端には、クッション１４が当接している。
【００３６】
クッション１４は、プレス方向に向けて伸縮可能に構成されている弾性部材であって、プレス装置１０の図示しないフレーム等に固定される変位不能なベース部１７に対して固定されている。
このためクッション１４は、クッションピン１５・１５がプレス方向における下方に変位するときには、クッション１４が有する弾性力によって、クッションピン１５・１５に対して、プレス方向とは逆の上向きの反力を付与することができる。
【００３７】
そして、クッションピン１５・１５に付与された上向きの反力によって、ブランクホルダー１３を押圧することによって、ブランクホルダー１３とダイ１１によりブランク５を挟持するために必要な挟持力を確保する構成としている。
【００３８】
また、図４に示す如く、パンチ装置２０は、ホットプレス工程を経て成形された中間成形体６（図８参照）に対して、抜き加工を施すための部位であり、パンチ２１、置き台２２、押さえ部２３等を備えている。
【００３９】
パンチ２１は、置き台２２上にセットされた中間成形体６の除去したい部位を押圧するための部位であり、図示しない油圧装置等に備えられる往復変位可能なシリンダに連結されている。
【００４０】
またパンチ２１には、該パンチ２１の変位方向に直交する面（パンチ２１の下端面）である第一の押圧面２１ａと、該パンチ２１の変位方向に平行な面（パンチ２１の外周面）である第二の押圧面２１ｂが形成されている。
【００４１】
置き台２２は、中間成形体６の凹形状に対応した凸部２２ａや、抜き加工により除去した部材を落下させるための通路となる孔２２ｂが形成されている。
【００４２】
押さえ部２３は、置き台２２上に載置された中間成形体６の除去したい部分をパンチ２１で押圧したときに、中間成形体６がズレたり、あるいは、余計な変形が生じたりすることを防止するための部位であり、抜き加工工程中に中間成形体６を置き台２２に対して押圧して、中間成形体６を置き台２２の凸部２２ａに沿わせるようにしている。
【００４３】
次に、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工装置１を用いたホットプレス加工方法について、図５〜図１４を用いて説明をする。
図５に示す如く、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工装置１を用いたホットプレス加工方法では、まず始めに、プレス装置１０を用いたホットプレス工程（ＳＴＥＰ−１）を実行するようにしており、また、ホットプレス工程（ＳＴＥＰ−１）が完了した後に、抜き加工工程（ＳＴＥＰ−２）を実行して、ブランク５に対する一連のホットプレス加工工程を完了する構成としている。
【００４４】
即ち、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工方法は、ホットプレス工程（ＳＴＥＰ−１）と抜き加工工程（ＳＴＥＰ−２）は、異なる場所（即ち、プレス装置１０およびパンチ装置２０）で行われるものである。
このような構成により、ホットプレス加工工程を簡素化することができる。
【００４５】
また、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工装置１は、さらに、パンチ２１を有するパンチ装置２０を備え、パンチ２１により抜き部分６ｃを押圧して、抜き部分６ｃを除去するものである。
このような構成により、ホットプレス加工装置を簡易な構成とすることができる。
【００４６】
まず、ホットプレス工程（ＳＴＥＰ−１）について、説明をする。
図５および図６に示す如く、所定の温度に加熱したブランク５を、プレス装置１０におけるブランクホルダー１３上の所定位置に配置する（ＳＴＥＰ−１−１）。
【００４７】
そして、図５および図７に示す如く、ダイ１１を下降させて、ダイ１１およびブランクホルダー１３によって、ブランク５を挟持する（ＳＴＥＰ−１−２）。
【００４８】
次に、図５および図８に示す如く、ダイ１１をさらに下降させて、ダイ１１およびポンチ１２で囲まれる製品形状を象った空間にブランク５を流入させる（ＳＴＥＰ−１−３）。
【００４９】
そして、所定の形状にホットプレスされたブランク５を冷却して焼入れし、略ハット状の形状を有する中間成形体６を形成する（ＳＴＥＰ−１−４）。
このとき、図９に示す如く、突起部１１ｅが押し付けられた中間成形体６の上面には、略Ｖ字状の断面形状を有するリング状の溝部６ａが刻設され、また、突起部１２ｃが押し付けられたブランク５の下面には、略Ｖ字状の断面形状を有するリング状の溝部６ｂが刻設される。
【００５０】
そして、各溝部６ａ・６ｂによって区画された部位として、後加工により除去すべき部位である抜き部分６ｃが形成される。
このホットプレス工程における抜き部分６ｃを形成する加工を「仮抜き」と呼ぶものとする。
ここでは、抜き部分６ｃを後加工で除去するのを容易にするために、各溝部６ａ・６ｂの各最深部６ｄ・６ｅの離間距離が可能な限り小さくなるように、各突起部１１ｅ・１２ｃの形成高さやダイ１１とポンチ１２の離間距離を設定している（図１２参照）。
【００５１】
即ち、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工方法において、仮抜き工程（ＳＴＥＰ−１−３，４）における仮抜きは、ダイ１１およびポンチ１２により、Ｖ字状の溝部６ａ・６ｂを形成して、抜き部分６ｃを形成するものである。
このような構成により、遅れ破壊の発生を防止しつつ、ホットプレス成形後の後加工を可能にすることができる。
【００５２】
次に、抜き加工工程（ＳＴＥＰ−２）について、説明をする。
図５および図１０に示す如く、プレス装置１０においてホットプレス加工され、所定の形状に成形されるとともに、仮抜きが施された中間成形体６を、パンチ装置２０の所定位置（置き台２２の凸部２２ａ）に配置する（ＳＴＥＰ−２−１）。
【００５３】
そして、図５および図１１に示す如く、パンチ２１を下降させて、該パンチ２１により抜き部分６ｃを押圧して、中間成形体６の抜き部分６ｃを除去する（ＳＴＥＰ−２−２）。
この抜き加工工程における抜き部分６ｃを除去する加工を「本抜き」と呼ぶものとする。
ここでは、抜き部分６ｃが除去された後の中間成形体６を抜き加工後の中間成形体７として区別して表示するものとする。
尚、除去された抜き部分６ｃは、孔２２ｂを通って落下し、図示しない所定の部位（スクラップを集めておく部位）に収集される。
また、ホットプレス加工装置１を用いたホットプレス加工方法では、パンチ装置２０による加工を行う時点（本抜きを行うとき）では、中間成形体６・７の温度は、ホットプレス時の温度に比して低くなっている。
【００５４】
本抜き後の中間成形体７における抜き部分６ｃが除去された部位には、孔７ａが形成される。そして、孔７ａにおける破断部７ｂの周囲には、該孔７ａを縮径する方向に作用する残留応力Ｆ１が存在している。
【００５５】
そして、パンチ２１をさらに下降させることによって、中間成形体７の孔７ａをパンチ２１によって拡径する（ＳＴＥＰ−２−３）。
【００５６】
図１２に示す如く、パンチ２１の外径寸法φＡは、抜き部分６ｃの外径寸法φＢよりも大きく、また、溝部６ａ・６ｂの最大外径寸法φＣよりも小さい構成としている。
このため、図１３に示す如く、パンチ２１をさらに下降させると、パンチ２１の第一の押圧面２１ａが、破断部７ｂを略下方に向けて押圧しつつ、パンチ２１が孔７ａに押し込まれる。
このため、パンチ２１が孔７ａに押し込まれるときには、第二の押圧面２１ｂが孔７ａの破断部７ｂを水平方向外側に向けて拡径する方向に押圧する。
このとき、孔７ａにおける破断部７ｂには、該孔７ａを拡径する方向に応力Ｆ２が付与される。
【００５７】
即ち、このとき破断部７ｂには、残留応力Ｆ１と逆向きの応力Ｆ２が付与されるため、残留応力Ｆ１が低減され、孔７ａの周辺で遅れ破壊が発生することが防止される。
尚、第二の押圧面２１ｂにより付与する破断部７ｂに対する応力Ｆ２は、パンチ２１の外径を変更することによって調整することができるため、パンチ２１の外径寸法φＡを最適化する（残留応力Ｆ１と応力Ｆ２を吊り合わせる）ことによって、遅れ破壊の発生を確実に防止することができる。
【００５８】
即ち、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工方法において、本抜き工程（ＳＴＥＰ−２−２）の後（ＳＴＥＰ−２−３）で、パンチ２１によって、抜き部分６ｃに形成された開口部たる孔７ａを拡径するものである。
このような構成により、遅れ破壊の発生を防止することができる。
【００５９】
また、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工装置１は、パンチ２１の外径寸法φＡを、抜き部分６ｃを除去して形成される開口部たる孔７ａの内径寸法（即ち、抜き部分６ｃの外径寸法φＢ）に比して大きくして、パンチ２１を孔７ａに押し込むことによって、孔７ａを拡径させるものである。
このような構成により、遅れ破壊の発生を防止しつつ、ホットプレス成形後の後加工を可能にすることができる。
【００６０】
そして、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工装置１を用いたホットプレス加工方法では、このようにして遅れ破壊の原因となる残留応力Ｆ１を除去することにより、図１４に示すような、孔８ａの周辺における遅れ破壊の発生を抑制した製品８を生成することができる。
【００６１】
即ち、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工方法は、ホットプレス工程（ＳＴＥＰ−１）と抜き加工工程（ＳＴＥＰ−２）を有するものであって、ホットプレス工程（ＳＴＥＰ−１）は、後加工により除去すべき部分である抜き部分６ｃを、ダイ１１およびポンチ１２によって仮抜きする仮抜き工程（ＳＴＥＰ−１−３，４）を備え、抜き加工工程（ＳＴＥＰ−２）は、仮抜き工程（ＳＴＥＰ−１−３，４）にて仮抜きされた抜き部分６ｃをパンチ２１によって本抜きする本抜き工程（ＳＴＥＰ−２−２）を備えるものである。
【００６２】
また、本発明の一実施形態に係るホットプレス加工装置１は、ホットプレス工程と抜き加工工程を有するホットプレス加工方法に用いられるものであって、ホットプレス工程を実行するためのプレス装置１０を備え、プレス装置１０はダイ１１とポンチ１２を備え、ダイ１１およびポンチ１２は、ホットプレス工程において、抜き部分６ｃを取り囲むＶ字状の溝部６ａ・６ｂを形成して抜き部分６ｃを仮抜きするための略円環状の突起部１１ｅ・１２ｃを有するものである。
このような構成により、遅れ破壊の発生を防止しつつ、ホットプレス成形後の後加工を可能にすることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１    ホットプレス加工装置
１０  プレス装置
１１  ダイ
１２  ポンチ
１３  ブランクホルダー
２０  パンチ装置
２１  パンチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2013059777.tif 000013
【図１２】
2013059777.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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