JP5244640B2 - 自動車用成形部品の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ホットプレス成形部品を所定位置に位置決めするための位置決め孔を備えた自動車用成形部品の製造方法に関する。
従来、素材鋼板(以下、「素板材」という)を金型で成形する際に焼入れ処理を施す成形方法として、いわゆるホットプレス(ホットスタンプ)成形方法が知られている。
このホットプレス成形方法によれば、素板材を加熱し、加熱した素板材を熱間状態において金型でプレス成形することで素板材に焼入れ処理を施して高張力鋼の成形部材を得ることが可能である(例えば、特許文献1参照。)。
特開2005−205453号公報
ここで、ホットプレス成形方法で成形されたプレス成形部材に、取付孔や位置決め孔(以下、「位置決め孔」という)を備えることが考えられる。
しかし、ホットプレス成形方法で素板材をプレス成形する場合、素板材は通常800〜1200℃程度に加熱されている。このため、素板材が柔らかくなり、ホットプレス成形の際に位置決め孔を穿設(形成)することは難しい。
そこで、ホットプレス成形部材に位置決め孔を備える方法として、ホットプレス成形前の素板材に位置決め孔を形成する方法や、ホットプレス成形後の成形部材に位置決め孔を形成する方法が知られている。
しかし、ホットプレス成形前の素板材に位置決め孔を形成した場合、素板材をホットプレス成形する際に位置決め孔が変形する虞があり、位置決め孔の精度を確保することが難しい。
ところで、ホットプレス成形後の成形部材に位置決め孔を形成する手段として、プレス金型やレーザなどを用いて位置決め孔を加工する方法が知られている。
しかし、ホットプレス成形されたプレス成形部材は成形時に焼入れ処理が施されている。このため、焼入れ処理が施されたプレス成形部材にプレス金型で位置決め孔を穿設(形成)すると、位置決め孔の成形面(加工面)において残留応力が高くなり、成形面(加工面)に遅れ破壊が発生することが考えられる。
一方、焼入れ処理が施されたプレス成形部材にレーザで位置決め孔を加工(形成)すると、位置決め孔の加工時間が長くなりプレス成形部材のコストを抑える妨げになる。
本発明は、位置決め孔の精度を確保でき、また、位置決め孔の遅れ破壊を抑え、さらに、位置決め孔を時間をかけないで形成できる自動車用成形部品の製造方法を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、孔径D2の位置決め孔が設けられたホットプレス成形部品を備えた自動車用成形部品の製造方法において、ホットプレス成形前の素板材において、前記位置決め孔を設ける部位に前記位置決め孔より大きな孔径D1のガイド孔を形成する工程と、前記ガイド孔を形成した前記素板材をホットプレスでプレス成形部材に成形する工程と、前記プレス成形部材を位置決め治具に載せるとともに、前記位置決め治具に設けられた前記位置決め孔より小さな外径D3のピンに前記ガイド孔を嵌合する工程と、前記ピンに前記位置決め孔を嵌合させて、前記位置決め孔が形成された位置決め部材をプレス成形部材に載せる工程と、前記位置決め孔を前記ガイド孔の内部に位置するように調整する工程と、前記位置決め孔を前記ガイド孔の内部に位置決めした状態で前記位置決め部材を前記プレス成形部材に接合することにより前記ホットプレス成形部品を得る工程と、を備え、前記ホットプレス成形部品を前記位置決め孔で所定位置に位置決め可能としたことを特徴とする。
請求項2に係る発明は、前記ホットプレス成形部品およびプレス成形された部材を重ね合わせた状態で、前記ホットプレス成形部品の前記位置決め孔に、前記プレス成形された部材の位置決め孔を位置決めする工程と、重ね合わせた前記ホットプレス成形部品および前記プレス成形された部材を一体に接合する工程と、を備えたことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、前記ホットプレス成形部品は、自動車に備えるサイドシルのインナパネルであり、前記プレス成形部材の左右の端部に前記ガイド孔を形成し、前記左右の端部のガイド孔に、前記ホットプレス成形部品の前記位置決め孔をそれぞれ設け、前記左端部のガイド孔に設けられた左側の前記位置決め孔と、前記右端部のガイド孔に設けられた右側の前記位置決め孔との間隔を所定の長さL1に確保することを特徴とする。
請求項4に係る発明は、前記プレス成形された部材は、前記ホットプレス成形部品に連結されるインナパネルであり、前記プレス成形された部材をプレス成形する際に、前記プレス成形された部材の左右の端部に前記位置決め孔を直接形成し、前記ホットプレス成形部品の右端部および前記プレス成形された部材の左端部を重ね合わせた状態で、前記ホットプレス成形部品の右側の位置決め孔に、前記プレス成形された部材の左側の位置決め孔を位置決めし、重ね合わせた前記ホットプレス成形部品の右端部および前記プレス成形された部材の左端部を一体に接合し、前記ホットプレス成形部品の左側の位置決め孔と、前記プレス成形された部材の右側の位置決め孔との間隔を所定の長さL2に確保することを特徴とする。
請求項1に係る発明では、プレス成形部材に位置決め孔より大きなガイド孔を備えた。プレス成形部材に位置決め部材を設けることで、位置決め部材に備えた位置決め孔をガイド孔内において所望位置に調整することができる。
これにより、ホットプレス成形部品の位置決め孔を所望位置に精度よく設けることができる。
さらに、プレス成形部材に位置決め孔より大きなガイド孔を備えることで、ガイド孔の精度を比較的ラフにできる。
よって、プレス成形部材をホットプレス成形する前に、プレス成形部材の素板材にガイド孔を予め形成することが可能になる。
また、請求項に係る発明では、ホットプレス成形前の素板材に、位置決め孔より大きなガイド孔を予め形成した。
素板材にガイド孔を形成することで、焼入れ処理が施されたプレス成形部材にプレス金型でガイド孔を形成する必要がない。
これにより、ガイド孔の成形面(加工面)の残留応力を小さく抑えることができ、加工面に遅れ破壊が発生することを防止できる。
さらに、焼入れ処理が施されたプレス成形部材にレーザでガイド孔を形成する必要がない。
よって、レーザでガイド孔を形成するために必要な比較的長い加工時間を不要にできる。これにより、ガイド孔を時間をかけないで形成でき、ホットプレス成形部品のコストを抑えることができる。
加えて、プレス成形部材に位置決め部材を設け、位置決め部材に備えた位置決め孔をガイド孔内において所望位置に調整することができる。
これにより、ホットプレス成形部品の位置決め孔を所望位置に精度よく設けることができる。
請求項2に係る発明では、ホットプレス成形部品およびプレス成形された部材を重ね合わせた状態で、ホットプレス成形部品の位置決め孔にプレス成形された部材の位置決め孔を位置決めし、重ね合わせたホットプレス成形部品およびプレス成形された部材を一体に接合した。
請求項3に係る発明では、プレス成形部材の左右の端部にガイド孔を形成し、左右の端部のガイド孔にホットプレス成形部品の位置決め孔を設け、左端部の位置決め孔と右端部の位置決め孔との間隔を所定の長さL1に確保した。
請求項4に係る発明では、プレス成形された部材をプレス成形する際に左右の端部に位置決め孔を直接形成し、ホットプレス成形部品の右端部およびプレス成形された部材の左端部を重ね合わせた状態で、ホットプレス成形部品の右側の位置決め孔にプレス成形された部材の左側の位置決め孔を位置決めする。さらに、重ね合わせたホットプレス成形部品の右端部およびプレス成形された部材の左端部を一体に接合し、ホットプレス成形部品の左側の位置決め孔と、プレス成形された部材の右側の位置決め孔との間隔を所定の長さL2に確保する。
本発明に係るホットプレス成形部品を示す斜視図である。 (a)は図1の2a部拡大図、(b)は図2(a)の分解図である。 (a)は図2(a)の3a矢視図、(b)は図3(a)の3b−3b断面図である。 本発明に係るプレス成形部材を成形する製造工程を説明する図である。 本発明に係るプレス成形部材に位置決めプレートを位置決めする製造工程を説明する図である。 本発明に係るプレス成形部材に位置決めプレートを接合する製造工程を説明する図である。 本発明に係るホットプレス成形部品をインナパネルに位置決めする例を説明する。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
実施例に係るホットプレス成形部品(自動車用成形部品)10について説明する。
図1に示すように、ホットプレス成形部品10は、ホットプレスで成形されたプレス成形部材12と、プレス成形部材12に設けられた左右の位置決めプレート(位置決め部材)14,16とを備えている。
プレス成形部材12は、素板材18(図4参照)をホットプレスで成形することで焼入れ処理が施された鋼製の部材である。
このプレス成形部材12は、例えば、自動車に備えるサイドシルのインナパネルに用いられる。
すなわち、プレス成形部材12は、略矩形状に形成された壁部21と、壁部21の一辺21aから折り曲げられた第1折曲部22と、壁部21の他辺21bから折り曲げられた第2折曲部23と、第1折曲部22から張り出された第1フランジ24と、第2折曲部23から張り出された第2フランジ25とを備えている。
プレス成形部材12は、壁部21、第1折曲部22、第2折曲部23、第1フランジ24および第2フランジ25で、いわゆる断面略ハット状に形成されている。
壁部21の右端部21cのうち、後述する右位置決め孔32を設ける部位に右ガイド孔(ガイド孔)27が孔径D1(図2(b)参照)で形成されている。
また、壁部21の左端部21dのうち、後述する左位置決め孔33を設ける部位に左ガイド孔(ガイド孔)28が形成されている。
左ガイド孔28は、右ガイド孔27と左右対称の孔であり、右ガイド孔27と同様に孔径D1で形成されている。
さらに、壁部21や第1折曲部22などには、プレス成形部材12の軽量化を図るために複数の孔29が形成されている。
図2、図3に示すように、右位置決めプレート16は、壁部21の右端部21cにおいて外側面21eに、右端部16aがスポット溶接で設けられた鋼製のプレートである。
この右位置決めプレート16は、例えば、略矩形状にプレス形成(プレス加工)される際に、左端部16bに右位置決め孔(位置決め孔)32が、孔径D2(図2(b)参照)で穿設(形成)されている。
右位置決めプレート16をプレス成形(プレス加工)する際に右位置決め孔32を穿設(形成)することで、右位置決め孔32をレーザなどで加工する場合と比較して、右位置決め孔32を時間をかけないで簡単に形成することができる。
よって、右位置決めプレート16のコストを抑えるとともに、生産性を高めることができる。
ここで、右位置決め孔32の孔径D2は、右ガイド孔27の孔径D1と比較して小さく設定されている。
換言すれば、右ガイド孔27は、右位置決め孔32と比較して大きな孔に形成されている。
よって、右位置決め孔32の位置を、右ガイド孔27内において調整するように移動することが可能である。
このように、右ガイド孔27内において右位置決め孔32の位置を調整することで、右位置決め孔32を所望位置に精度よく位置決めすることができる。
図1に示す左位置決めプレート14は、右位置決めプレート16と左右対称の部材であり、右端部14aが壁部21の左端部21d(詳しくは、外側面21f)にスポット溶接で設けられ、左端部14bに左位置決め孔(位置決め孔)33が形成されている。
左位置決め孔33の位置を、右位置決め孔32と同様に、左ガイド孔28内において調整することが可能である。
左ガイド孔28内において左位置決め孔33の位置を調整するように移動することで、左位置決め孔33を所望位置に精度よく位置決めすることができる。
右位置決め孔32および左位置決め孔33は、ホットプレス成形部品10を所定位置に精度よく位置決めするための孔である。
例えば、右位置決め孔32および左位置決め孔33を係止部材(図示せず)に嵌合することで、ホットプレス成形部品10を所定位置に精度よく位置決めすることができる。
つぎに、ホットプレス成形部品10の製造方法(製造工程)を図4〜図6に基づいて説明する。
図4(a)において、素板材18に右ガイド孔27および左ガイド孔28を形成する。
さらに、素板材18に、軽量化を図るために複数の孔29を形成する。
右ガイド孔27は、素板材18の右端部18aのうち、右位置決め孔32を設ける部位18bに合わせて形成される。
同様に、左ガイド孔28は、素板材18の左端部18cのうち、左位置決め孔33を設ける部位18dに合わせて形成される。
図4(b)において、右ガイド孔27、左ガイド孔28および複数の孔29を形成した素板材18を、ホットプレスでプレス成形部材12に成形する。
具体的には、右ガイド孔27、左ガイド孔28および複数の孔29を形成した素板材18を加熱し、加熱した素板材18を熱間状態において金型でプレス成形する。
このように、加熱した素板材18を熱間状態においてプレス成形することで、素板材18に焼入れ処理を施して高張力鋼のプレス成形部材12が得られる。
このように、プレス成形部材12に左右の位置決め孔33,32より大きな左右のガイド孔28,27を備えることで、左右のガイド孔28,27の精度を比較的ラフにできる。よって、プレス成形部材12をホットプレス成形する前に、素板材18に左右のガイド孔28,27を予め形成することが可能になる。
素板材18に左右のガイド孔28,27を予め形成することで、焼入れ処理が施されたプレス成形部材12にプレス金型で左右のガイド孔28,27を形成する必要がない。
これにより、左右のガイド孔28,27の成形面(加工面)の残留応力を小さく抑えることができ、加工面に遅れ破壊が発生することを防止できる。
加えて、焼入れ処理が施されたプレス成形部材12にレーザで左右のガイド孔28,27を形成する必要がない。
よって、レーザで左右のガイド孔28,27を形成するために必要な比較的長い加工時間を不要にできる。
これにより、左右のガイド孔28,27を時間をかけないで形成でき、ホットプレス成形部品10のコストを抑えることができる。
図5(a)において、プレス成形部材12を位置決め治具41の載置部42に載せる。同時に、載置部42の左ピン43に左ガイド孔28を嵌合するとともに、載置部42の右ピン44に右ガイド孔27を嵌合する。
ここで、左右のピン43,44は、ピン外径D3に形成されている。
そして、ピン外径D3、孔径D2および孔径D1は、ピン外径D3<孔径D2<孔径D1の関係が成立する。
特に、孔径D1およびピン外径D3は、右ピン44に右ガイド孔27を嵌合した状態で、右ピン44と右ガイド孔27との間に比較的大きな隙間が生じるように設定されている。
同様に、孔径D1およびピン外径D3は、左ピン43に左ガイド孔28を嵌合した状態で、左ピン43と左ガイド孔28との間に比較的大きな隙間が生じるように設定されている。
よって、素板材18をプレス成形部材12にホットプレスで成形する際に、右ガイド孔27や左ガイド孔28が変形しても、右ガイド孔27や左ガイド孔28の変形を許容範囲内に抑えることができる。
これにより、右ピン44に右ガイド孔27を嵌合させるとともに、左ピン43に左ガイド孔28を嵌合させることができる。
図5(b)において、右ピン44に右位置決め孔32を嵌合させて、右位置決めプレート16をプレス成形部材12(具体的には、壁部21の右端部21cのうち外側面21e)に載せる。
同様に、左ピン43に左位置決め孔33を嵌合させて、左位置決めプレート14をプレス成形部材12(具体的には、壁部21の左端部21dのうち外側面21f)に載せる。
ここで、図5(a)に示すように、右位置決め孔32および左位置決め孔33の孔径D2と、右ガイド孔27および左ガイド孔28の孔径D1は、孔径D2<孔径D1の関係が成立している。
よって、右ピン44に右位置決め孔32を嵌合する際に、右位置決め孔32の位置を、右ガイド孔27内において正規の位置に調整するように移動することが可能である。
このように、右ガイド孔27内において右位置決め孔32の位置を調整することで、右位置決め孔32を所望位置に位置決めすることができる。
同様に、左ピン43に左位置決め孔33を嵌合する際に、左位置決め孔33の位置を、左ガイド孔28内において正規の位置に調整するように移動することが可能である。
このように、左ガイド孔28内において左位置決め孔33の位置を調整することで、左位置決め孔33を所望位置に位置決めすることができる。
図6(a)において、右位置決め孔32を所望位置に位置決めした状態で、右位置決めプレート16の右端部16aをプレス成形部材12の右端部21c(具体的には、右端部21cの外側面21e)にスポット溶接で接合する。
右位置決めプレート16と同様に、図5(b)に示す左位置決めプレート14を左位置決め孔33を所望位置に位置決めした状態で、左位置決めプレート14の右端部14aをプレス成形部材12の左端部21d(具体的には、右端部21dの外側面21f)にスポット溶接で接合する。
図6(b)において、右位置決め孔32および左位置決め孔33間の間隔が所定の長さL1に確保することができる。
これにより、左位置決め孔33および右位置決め孔32を所望位置に精度よく位置決めすることができる。
つぎに、ホットプレス成形部品10の右位置決め孔32を用いてインナパネル(自動車用成形部品)50を連結する例を図7に基づいて説明する。
図7(a)において、ホットプレス成形部品10の右位置決め孔32にインナパネル50の左位置決め孔52を位置決めした状態で、ホットプレス成形部品10の右端部10aおよびインナパネル50の左端部50aを重ね合わせる。
ここで、インナパネル50は、ホットプレスによる成形ではなく、通常のプレス成形で成形された部材である。
よって、インナパネル50を金型でプレス成形する際に、インナパネル50の左端部50aに左位置決め孔52を直接形成し、インナパネル50の右端部50bに右位置決め孔53を直接形成することが可能である。
すなわち、ホットプレス成形部品10のように左右の位置決めプレート14,16を用いることなく、インナパネル50に左位置決め孔52および右位置決め孔53が形成されている。
図7(b)において、ホットプレス成形部品10の右端部10aおよびインナパネル50の左端部50aを重ね合わせた状態で溶接することで、ホットプレス成形部品10およびインナパネル50を一体に接合する。
この状態で、ホットプレス成形部品10の右位置決め孔32にインナパネル50の左位置決め孔52が位置決めされている。
右位置決め孔32に左位置決め孔52が位置決めされることで、ホットプレス成形部品10の右端部10aの正規の位置に、インナパネル50の左端部50aが精度よく位置決めした状態で接合される。
よって、ホットプレス成形部品10の左位置決め孔33およびインナパネル50の右位置決め孔53を所望位置に精度よく設けることができる。
これにより、左位置決め孔33および右位置決め孔53間の間隔を所定の長さL2に確保することができる。
したがって、左位置決め孔33および右位置決め孔53を係止部材(図示せず)に嵌合することで、ホットプレス成形部品10およびインナパネル50を所定位置に精度よく位置決めすることができる。
なお、本発明に係るホットプレス成形部品10は、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例では、ホットプレス成形部品10を、自動車に備えるサイドシルのインナパネルに適用する例について説明したが、これに限らないで、ホットプレス成形部品10をピラーなどの他の部材に適用することも可能である。
さらに、前記実施例では、位置決め部材として左右の位置決めプレート14,16を2つプレス成形部材12に備える例について説明したが、これに限らないで、3つ以上の位置決め部材を備えることも可能である。
また、前記実施例では、左右の位置決め部材として、左右の位置決めプレート(鋼製のプレート)14,16を用い、左右の位置決めプレート14,16をプレス成形(プレス加工)する際に左右の位置決め孔33,32を穿設(形成)する例について説明したが、左右の位置決め部材は鋼製のプレートに限定するものではない。
例えば、左右の位置決め部材として樹脂製の部材を用い、この樹脂製の部材をプレス成形部材12の左右の端部に射出成形(インサート成形)などで一体に設けることも可能である。
プレス成形部材12の左右の端部に樹脂製の部材を射出成形(インサート成形)などで設けることで、左右の位置決め孔をレーザなどで加工する場合と比較して時間をかけないで簡単に形成することができ、コストを抑えるとともに、生産性を高めることができる。
さらに、前記実施例では、ホットプレス成形部品10に左右の位置決め孔33,32を精度よく備える例について説明したが、これに限らないで、取付孔などの他の孔を精度よく備えることも可能である。
また、前記実施例で示したホットプレス成形部品10、プレス成形部材12、左位置決めプレート14、右位置決めプレート16、右ガイド孔27、左ガイド孔28、右位置決め孔32および左位置決め孔33などの形状は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
本発明の自動車用成形部品の製造方法は、ホットプレス成形部品を所定位置に位置決めするための位置決め孔を有するホットプレス成形部品を備えた自動車への適用に好適である。
10…ホットプレス成形部品(自動車用成形部品)、10a…ホットプレス成形部品の右端部、12…プレス成形部材、14…左位置決めプレート(位置決め部材)、16…右位置決めプレート(位置決め部材)、27…右ガイド孔(ガイド孔)、28…左ガイド孔(ガイド孔)、32,53…右位置決め孔(位置決め孔)、33,52…左位置決め孔(位置決め孔)、41…位置決め治具、43,44…左右のピン(ピン)、50…インナパネル(自動車用成形部品、プレス成形された部材)、50a,50b…インナパネルの左右の端部

Claims (4)

  1. 孔径D2の位置決め孔が設けられたホットプレス成形部品を備えた自動車用成形部品の製造方法において、
    ホットプレス成形前の素板材において、前記位置決め孔を設ける部位に前記位置決め孔より大きな孔径D1のガイド孔を形成する工程と、
    前記ガイド孔を形成した前記素板材をホットプレスでプレス成形部材に成形する工程と、
    前記プレス成形部材を位置決め治具に載せるとともに、前記位置決め治具に設けられた前記位置決め孔より小さな外径D3のピンに前記ガイド孔を嵌合する工程と、
    前記ピンに前記位置決め孔を嵌合させて、前記位置決め孔が形成された位置決め部材をプレス成形部材に載せる工程と、
    前記位置決め孔を前記ガイド孔の内部に位置するように調整する工程と、
    前記位置決め孔を前記ガイド孔の内部に位置決めした状態で前記位置決め部材を前記プレス成形部材に接合することにより前記ホットプレス成形部品を得る工程と、を備え
    前記ホットプレス成形部品を前記位置決め孔で所定位置に位置決め可能としたことを特徴とする自動車用成形部品の製造方法。
  2. 前記ホットプレス成形部品およびプレス成形された部材を重ね合わせた状態で、前記ホットプレス成形部品の前記位置決め孔に、前記プレス成形された部材の位置決め孔を位置決めする工程と、
    重ね合わせた前記ホットプレス成形部品および前記プレス成形された部材を一体に接合する工程と、
    を備えたことを特徴とする請求項1記載の自動車用成形部品の製造方法。
  3. 前記ホットプレス成形部品は、自動車に備えるサイドシルのインナパネルであり、
    前記プレス成形部材の左右の端部に前記ガイド孔を形成し、
    前記左右の端部のガイド孔に、前記ホットプレス成形部品の前記位置決め孔をそれぞれ設け、
    前記左端部のガイド孔に設けられた左側の前記位置決め孔と、前記右端部のガイド孔に設けられた右側の前記位置決め孔との間隔を所定の長さL1に確保することを特徴とする請求項2記載の自動車用成形部品の製造方法。
  4. 前記プレス成形された部材は、前記ホットプレス成形部品に連結されるインナパネルであり、
    前記プレス成形された部材をプレス成形する際に、前記プレス成形された部材の左右の端部に前記位置決め孔を直接形成し、
    前記ホットプレス成形部品の右端部および前記プレス成形された部材の左端部を重ね合わせた状態で、前記ホットプレス成形部品の右側の位置決め孔に、前記プレス成形された部材の左側の位置決め孔を位置決めし、
    重ね合わせた前記ホットプレス成形部品の右端部および前記プレス成形された部材の左端部を一体に接合し、
    前記ホットプレス成形部品の左側の位置決め孔と、前記プレス成形された部材の右側の位置決め孔との間隔を所定の長さL2に確保することを特徴とする請求項3記載の自動車用成形部品の製造方法。
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