JP2006130513A - Hot press working method and hot press working apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱間プレス加工方法および熱間プレス加工装置に関する。 The present invention relates to a hot press working method and a hot press working apparatus.
熱間プレス加工とは、プレス成形前にワークを高温に加熱し、加熱後金型で成形しながら型冷却して焼き入れを行う工法である(例えば下記特許文献1参照)。焼き入れ後のワークの硬度は、Hv450程度に上昇する。そのため、ワークに穴加工が必要な場合には、穴加工を焼き入れ後に行うと工具の損傷などの恐れがあることから、焼き入れ前(加熱前)に穴加工を実施することが望ましい。 Hot press working is a method of heating a workpiece to a high temperature before press forming and then quenching the mold while forming with a mold after heating (for example, see Patent Document 1 below). The hardness of the workpiece after quenching increases to about Hv450. For this reason, when drilling is required in the workpiece, it is desirable to perform drilling before quenching (before heating) because there is a risk of tool damage if drilling is performed after quenching.
焼き入れ前に加工した穴は、プレス成形時に生じる材料流入の影響を受けない部位(ポンチに対応する部位など)については、熱間プレス成形後も変形はほとんど発生せず、部品性能を満足した穴径を確保することができる。
しかしながら、プレス成形時に材料流入の影響を受ける部位(例えば縦壁や稜線付近で成形量が多い部位)に位置する穴の場合は、プレス成形時に穴周辺に張力が働き、穴形状が変形してしまい、部品として満足できない状態が発生してしまう。これは、高温に加熱された材料は、引張り強度が低下しているために、変形しやすくなっていることが原因である。 However, in the case of a hole located in a part that is affected by material inflow during press molding (for example, a part where the molding amount is large near the vertical wall or ridgeline), tension acts on the periphery of the hole during press molding and the hole shape is deformed. As a result, an unsatisfactory state occurs as a part. This is because the material heated to a high temperature is easily deformed because the tensile strength is lowered.
そのため、穴径などの精度の必要な穴で、プレス成形時に材料流入の影響を受ける部位に位置する穴の加工は、熱間プレス成形後に実施せざるを得ず、このような場合には、前述したように工具の損傷を伴うことになる。 Therefore, in holes that require accuracy such as hole diameter, the processing of holes located in the parts affected by the material inflow during press molding must be carried out after hot press molding. As described above, the tool is damaged.
そこで、本発明は、熱間プレス成形前に、プレス成形時に材料流入の影響を受ける部位に位置する穴の加工を行っても、プレス成形時での穴の変形を防止することを目的としている。 Therefore, the present invention has an object of preventing deformation of a hole during press molding even when a hole located at a portion affected by material inflow during press molding is processed before hot press molding. .
本発明は、加熱したワークを熱間プレス加工手段に搬送するまでの間に、前記加熱前に加工した穴の周辺部を局所的に冷却して焼き入れを行い、この焼き入れ後に、前記ワークを前記熱間プレス加工手段にて熱間プレス加工を行うことを最も主要な特徴とする。 The present invention performs quenching by locally cooling the peripheral portion of the hole processed before the heating until the heated workpiece is conveyed to the hot press working means, and after the quenching, the workpiece The main feature is that hot pressing is performed by the hot pressing means.
本発明によれば、加熱したワークを熱間プレス加工手段に搬送するまでの間に、加熱前に加工した穴の周辺部を局所的に冷却させて焼き入れを行うようにしたので、その後ワークに対して熱間プレス加工を行っても、このプレス成形時に材料流入の影響を受ける部位に位置する穴の変形を防止することができる。 According to the present invention, the periphery of the hole processed before heating is locally cooled and quenched before the heated work is conveyed to the hot press working means. However, even if hot pressing is performed, deformation of a hole located at a portion affected by material inflow during press forming can be prevented.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態を示す熱間プレス加工装置の全体概要図である。この熱間プレス加工装置は、ワーク投入工程、加熱工程、ワーク搬送工程、成形工程、ワーク取り出し工程を、それぞれ備えている。 FIG. 1 is an overall schematic diagram of a hot press working apparatus showing an embodiment of the present invention. This hot press working apparatus includes a workpiece loading process, a heating process, a workpiece transfer process, a molding process, and a workpiece removal process.
ワーク投入工程では、ワーク格納部1に格納してあるワークWを、ワーク投入用ロボット3によって把持し、加熱工程における加熱手段としての加熱炉5に投入し、このワーク加熱炉5にてワークWの加熱を行う。なお、ここでのワークWは、ワーク投入工程の前、つまり加熱炉5での加熱前に、あらかじめ穴H(図3(b)参照)の加工を実施しておく。
In the workpiece loading process, the workpiece W stored in the workpiece storage unit 1 is gripped by the workpiece loading robot 3 and loaded into the
ワーク搬送工程では、加熱後のワークWを、搬送手段としてのワーク搬送用ロボット7により成形工程における熱間プレス加工手段としての熱間プレス成形機9まで搬送し、この熱間プレス成形機9にて熱間プレス成形加工を行う。そして、上記ワーク搬送工程において、前記加熱前に加工した穴Hの周辺部を、後述する方法で局所的に冷却して焼き入れを行う。
In the workpiece conveyance process, the heated workpiece W is conveyed to a hot
図2は、熱間プレス成形後の加工穴Hを備えたワークWの一例を示す斜視図であり、熱間プレス成形後は、ワーク取り出しロボット10により、熱間プレス成形機9からワークWを取り出す。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a workpiece W having a processed hole H after hot press forming. After the hot press forming, the
図3(a)は、前記図1におけるワーク搬送工程で使用するワーク搬送用ロボット7のアーム先端に取り付けたワーク把持アーム11を拡大して示す側面図、図3(b)は同平面図である。このワーク把持アーム11は、ワーク搬送用ロボット7のアーム先端に装着するベース部材13を有し、ベース部材13に3本のフォーク15を互いに平行に突出して設けるとともに、ベース部材13に対応してワーク抑え17を3本設けている。ワーク抑え17は、図3(a)に示すように基端部が、ベース部材13に対し回転可能に設けた回転支持軸19に固定してあり、先端側の側部には揺動支持軸21を介して揺動部材23を揺動可能に設けている。
3A is an enlarged side view showing a
上記した回転支持軸19は、ロボットの教示動作によって適宜回転し、ワーク抑え17が回転支持軸19を中心として回転制御される。
The above-described
そして、揺動部材23の前後2カ所のフォーク15に対向する側には、ワーク抑えパッド25を設けている。このワーク抑えパッド25と前記したフォーク15との間で、フォーク15上に載置したワークWを挟むようにして保持する。ここでは、二つのワークWを相互間に所定間隔をおいた状態で保持している。
A
また、各フォーク15相互間には、支持ブラケット27を介して冷却手段としての保持冷却部29を、二つのワークWに対応して設けている。図4は、保持冷却部29を拡大して示す側面図で、(a)はワークWを保持する前の状態、(b)はワークWを保持した後の状態をそれぞれ示す。
In addition, a
上記した保持冷却部29は、支持ブラケット27に回転可能に設けた第1支持ピン33に第1アーム31の一端を固定し、第1アーム31の他端を第2支持ピン35に回転可能に連結す。また、第2支持ピン35には第2アーム37の一端を固定し、第2アーム37の他端を第3支持ピン39に回転可能に連結する。
The
第3支持ピン39には、上部保持アーム41を固定する。上部保持アーム41は、第3支持ピン39が固定される主部41aの図4中で右側の端部から下方に屈曲する屈曲部41bを備え、屈曲部41bの先端(図4中で下端)に連結ピン43を回転可能に設け、連結ピン43に下部保持アーム45を固定する。
The
そして、上部保持アーム41および下部保持アーム45の先端には、挟持部としての冷却ブロック47,49をそれぞれ設け、この冷却ブロック47,49によりワークWの前記した穴Hの周辺部を挟持して局所的に冷却する。
上記した第1支持ピン33,第2支持ピン35,第3支持ピン39および連結ピン43は、ロボットの教示動作によって適宜回転し、これら各ピン33,35,39および43にそれぞれ固定した第1アーム31,第2アーム37,上部保持アーム41および下部保持アーム45が回転制御される。
The
前記した冷却ブロック47,49内には、図5に拡大して示すように、ワークWを保持した状態で、その穴Hの周囲を囲むような位置に、冷却用パイプ51,53を埋め込んでいる。冷却ブロック47,49内の各冷却用パイプ51,53の両端は、冷却ブロック47,49内からその外部に、入口および出口パイプ51aおよび51b,入口および出口パイプ53aおよび53bとしてそれぞれ引き出し、図示しない冷却装置に接続して冷却水などの冷却媒体を循環させる。
In the
次に作用を説明する。まず、図1に示すように、ワーク投入用ロボット3により、ワーク格納部1に格納してあるワークWを把持して加熱炉5に投入し、ワークWの加熱を行う。このワークWは、前述したように、加熱炉5での加熱前に図2に示すような穴Hをあらかじめ加工してある。
Next, the operation will be described. First, as shown in FIG. 1, the workpiece loading robot 3 grips the workpiece W stored in the workpiece storage unit 1 and puts it into the
加熱後の加熱炉5内のワークWは、ワーク搬送用ロボット7により把持して熱間プレス成形機9に搬送する。
The heated workpiece W in the
このときワーク把持前のワーク搬送用ロボット7は、図3に示すワーク把持アーム11のワーク抑え17を、図3の状態から回転支持軸19を中心として回転させてフォーク15から離反させた状態であり、この状態で、3本のフォーク15上に二つのワークWを乗せ、その後ワーク把持アーム11をフォーク15に近づくよう回転させて、ワーク抑えパッド25とフォーク15との間でワークWを挟むようにして把持する。
At this time, the workpiece transfer robot 7 before gripping the workpiece is in a state in which the
これとほぼ同時に、二つの保持冷却部29を作動させ、図4に示すように、その冷却ブロック47,49により、各ワークWの穴Hをそれぞれ覆うようにしてワークWを保持し、穴Hの周辺部を局所的に冷却し、部分焼き入れを行う。このとき図示しない冷却装置から冷却媒体を入口パイプ51a,53aを通して冷却用パイプ51,53に供給することで、特に連続生産を行った場合の冷却ブロック47,49の高温化を防止し、冷却効率を高める。
At substantially the same time, the two
このようにしてワークWを把持したワーク搬送用ロボット7は、熱間プレス成形機9へ約10秒間以内で搬送し、熱間ブレス成形機9では、ワークWに対して熱間プレス成形加工を実施する。成形後はワークWをワーク取り出しロボット10により熱間プレス成形機9から取り出す。
The workpiece transfer robot 7 that has gripped the workpiece W in this manner transfers the workpiece W to the hot
上記した熱間プレス成形加工ラインにおいて、熱間プレス成形でワークWが所定の硬度を得るためには、プレス開始時のワークWの温度が所定の温度以上から金型の保持によって急冷を行う必要がある。ワークWが加熱炉5内から熱間プレス成形機9の金型へ搬送されるまでの間は、ワークWは大気中での自然放熱による温度低下であるため、焼き入れは行われない。
In the above hot press forming line, in order to obtain a predetermined hardness of the work W by hot press forming, the temperature of the work W at the start of pressing needs to be rapidly cooled by holding the mold from a predetermined temperature or higher. There is. Until the workpiece W is conveyed from the inside of the
本実施形態では、上記した加熱炉5から熱間プレス成形機9へのワークWの搬送に要する時間を用い、ワークW全体の焼き入れ(プレスによる型冷却)の前に、穴Hの周辺部のみを保持冷却部29の冷却ブロック47,49で冷却し、部分焼き入れを行う。
In the present embodiment, the time required for transporting the workpiece W from the
これにより、その後ワークWに対して熱間プレス加工を行っても、このプレス成形時に材料流入の影響を受ける部位に穴Hが位置する場合であっても、その穴Hの周辺は焼き入れされて硬度が高くなっているので、穴Hの変形を防止することができ、部品性能を満足した穴径を確保することができる。 As a result, even if hot pressing is performed on the workpiece W afterwards, the periphery of the hole H is quenched even if the hole H is located in a portion affected by the material inflow during the press molding. Since the hardness is high, deformation of the hole H can be prevented, and a hole diameter satisfying the component performance can be secured.
したがって、熱間プレス成形後の硬度が高くなっているワークに対しての穴加工の必要がなく、工具の破損を防止することができる。 Therefore, there is no need for drilling a workpiece having a high hardness after hot press forming, and damage to the tool can be prevented.
また、加熱炉5から熱間プレス成形機9へのワークWの搬送時間を利用して部分冷却を行うので、部分冷却を行うための新たな時間設定が不要であり、現行の熱間成形プレス加工ラインと同等の作業時間で済み、生産性低下は防止される。
In addition, since the partial cooling is performed using the transfer time of the workpiece W from the
さらに、穴Hの周辺部を部分冷却する保持冷却部29は、ワーク把持アーム11に一体化しているので、これら両者を別体とした場合に比較して、構造が簡素化し、装置全体の小型化を達成することができる。
Furthermore, since the holding cooling
なお、部分焼き入れする穴Hの形状や大きさについては、特に制限はなく、それに対応して冷却ブロック47,49の形状や大きさを変更すればよい。 In addition, there is no restriction | limiting in particular about the shape and magnitude | size of the hole H to carry out partial hardening, What is necessary is just to change the shape and magnitude | size of the cooling blocks 47 and 49 corresponding to it.
また、部分焼き入れするための保持冷却部29は、上記した実施形態のように搬送用ロボット7のアーム先端に装着することで、任意の穴の位置に対して容易に位置調整できるが、ロボットを用いずに、例えばレール上をワーク把持アーム11とともにスライド移動させる構造としてもよい。
In addition, the holding and
なお、搬送手段として、上記した実施形態におけるワーク搬送用ロボット7で使用したフォーク11およびワーク抑え17を備えるフォーク式に代えて、図6に示すようなワークWを吊り下げて保持搬送するフック55を備える吊り下げ式にも、本発明を適用することができる。この場合のフック55は、レール57上をスライド移動させ、前記図4に示した保持冷却部29と同期してレール57上を移動させる。
In place of the fork type provided with the
W ワーク
H ワークの穴
5 加熱炉(加熱手段)
7 ワーク搬送用ロボット(搬送手段)
9 熱間プレス加工機(熱間プレス加工手段)
29 保持冷却部(冷却手段)
47,49 冷却ブロック(挟持部)
51,53 冷却用パイプ
W Work
7 Workpiece transfer robot (transfer means)
9 Hot press machine (hot press means)
29 Holding cooling part (cooling means)
47, 49 Cooling block (clamping part)
51,53 Cooling pipe
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