JP5797049B2

JP5797049B2 - 熱間プレス成形方法

Info

Publication number: JP5797049B2
Application number: JP2011165507A
Authority: JP
Inventors: 淳早川; 茂樹沖野
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-07-28
Also published as: JP2013027903A

Description

本発明は、加熱した金属板をプレス成形する熱間プレス成形方法に関する。

例えば、自動車のボディのパネル部材として用いられるプレス成形品では、車体の軽量化及び衝突性能の向上を同時に図るために、高強度化への要求が高まっている。プレス成形品の強度向上を図る技術として、熱間プレス成形が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。熱間プレス成形は、金属板を加熱する加熱工程と、加熱された金属板をプレス成形するプレス工程と、成形された金属板を冷却して熱処理（例えば焼き入れ）を施す冷却工程とを経て行われる。

特開２００２−２４８５２５号公報特開２００５−２４８２５３号公報

上記の熱間プレス成形では、金属板をプレス成形した後、成形した金属板を金型で挟持した状態で所定時間保持することにより、金属板の冷却が行われる。このように、金型内で金属板を冷却することにより、成形品を高い寸法精度で硬化させることができるが、金属板を冷却している間はプレス成形金型を使用することができないため、生産性が低下するという問題があった。

上記のような事情に鑑みて、本発明は、熱間プレス成形による生産性を高めることを目的とする。

上記の目的を達成するためになされた本発明は、プレス機に取り付けられた主型と、主型に着脱可能に取り付けられ、金属板を成形する成形面を有するインサート金型とを備えたプレス成形金型により、加熱した金属板をプレス成形する熱間プレス成形方法であって、加熱した金属板をインサート金型内にセットするワークセット工程と、金属板をセットしたインサート金型を主型に装着し、インサート金型で金属板をプレス成形するプレス工程と、インサート金型を主型から取り外し、主型から取り外したインサート金型の内部で金属板を冷却する冷却工程とを有し、インサート金型を複数設け、何れかのインサート金型で冷却工程を行っている間に、他のインサート金型でプレス工程を行うものである。

このように、主型から取り外したインサート金型の内部で金属板の冷却工程を行うことにより、冷却工程を行っている間でもプレス成形金型を使用することが可能となる。従って、インサート金型を複数設け、何れかのインサート金型で冷却工程を行っている間に、他のインサート金型でプレス工程を行うことで、プレス成形金型を効率的に使用することができ、生産性の向上を図ることができる。

加熱した金属板が空気中の酸素に触れると、金属板の表面に酸化皮膜（スケール）が形成される。酸化皮膜が形成されると、金属板の表面に塗装（例えば防錆塗装）が定着しにくいため、錆の発生などの不具合が生じやすい。また、酸化皮膜が形成されると金属板が硬くなるため、トリミングや穴開けなどの加工による工具の摩耗が激しくなる。そこで、冷却工程を不活性ガス雰囲気中で行えば、金属板と空気との接触を回避することができるため、金属板の表面における酸化皮膜の形成を確実に防止できる。

以上のように、本発明によれば、熱間プレス成形による生産性を高めることができる。

プレス成形金型の断面図である。上記プレス成形金型に設けられるインサート金型の断面図である。上記プレス成形金型の断面図である（プレス完了時）。上記インサート金型の断面図である。本発明の実施形態に係る熱間プレス成形方法を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すプレス成形金型は、プレス機に取り付けられた主型１０と、主型に着脱可能に取り付けられたインサート金型２０とを備える。主型１０は、プレス機の固定プラテン１に取り付けられた固定主型１１と、プレス機の可動プラテン２に取り付けられた可動主型１２とからなる。インサート金型２０は、固定主型１１に着脱可能に取り付けられた第１インサート金型２１と、可動主型１２に着脱可能に取り付けられた第２インサート金型２２とを有する。固定主型１１には第１インサート金型２１を取り付けるための凹部１１ａが設けられ、可動主型１２には第２インサート金型２２を取り付けるための凹部１２ａが設けられる。凹部１１ａ、１２ａは、インサート金型２０を側方（可動主型１２の昇降方向と直交する方向）から着脱可能な構成とされ、具体的には、凹部１１ａ、１２ａが、固定主型１１及び可動主型１２の一側面に開口している（図示省略）。第１インサート金型２１及び第２インサート金型２２には、金属板を成形するための成形面２１ａ、２２ａが形成される。尚、以下の説明では、可動主型１２の昇降方向を上下方向と言う。

インサート金型２０には、第１インサート金型２１及び第２インサート金型２２を上下方向にガイドするガイド部２３が設けられる。ガイド部２３は、例えば、第１インサート金型２１に固定され、上下方向に延びるガイド棒と、第２インサート金型２２に形成され、内周にガイド棒が嵌合挿入されるガイド穴（図示省略）とで構成される。

次に、本発明の一実施形態に係る熱間プレス成形方法を示す。本実施形態の熱間プレス成形方法は、上記のプレス成形金型を用いて行われ、（０）加熱工程、（１）ワークセット工程、（２）プレス工程、（３）冷却工程、及び（４）ワーク取出工程を経て行われる。

（０）加熱工程
まず、平板状の金属板Ｗ（例えば鉄板）を所定形状にトリミングした後、図示しない加熱炉に投入して所定温度（焼入れ温度）まで加熱する（加熱工程、図示省略）。

（１）ワークセット工程
次に、図２に示すように、主型１０から取り外したインサート金型２０の内部に加熱した金属板Ｗをセットする。このとき、第１インサート金型２１及び第２インサート金型２２は、上下方向に離反した状態で保持されている。

（２）プレス工程
金属板Ｗがセットされたインサート金型２０を、主型１０に装着する（図１参照）。具体的には、第１インサート金型２１を固定主型１１の凹部１１ａに装着すると共に、第２インサート金型２２を可動主型１２の凹部１２ａに装着する。本実施形態では、第１インサート金型２１と第２インサート金型２２とがガイド部２３により昇降方向でガイドされているため、第１インサート金型２１に対する第２インサート金型２２の位置は保証されている。従って、第１インサート金型２１と固定主型１１との固定精度、及び、第２インサート金型２２と可動主型１２との固定精度は、プレスの成形精度に影響しないため、これらの固定精度を緩和できる。例えば、第１インサート金型２１及び第２インサート金型２２を、固定主型１１の凹部１１ａ及び可動主型１２の凹部１２ａにそれぞれ嵌合させることで、装着が完了する。尚、インサート金型２０の主型１０への装着方法は上記に限らず、例えばボルト等を用いて固定してもよい。

インサート金型２０を主型１０に装着したら、可動プラテン２を降下させ、可動主型１２及び第２インサート金型２２を一体に降下させる。そして、第２インサート金型２２の成形面２２ａと第１インサート金型２１の成形面２１ａとで、金属板Ｗを上下から挟持して所定の形状にプレス成形する（図３参照）。

（３）冷却工程
金属板Ｗのプレス成形が完了したら、金属板Ｗを挟んだ状態のままインサート金型２０を主型１０から取り外す（図４参照）。本実施形態では、固定主型１１及び可動主型１２の一側面に設けられた凹部１１ａ、１２ａの開口部から、インサート金型２０を容易に取り外すことができる。例えば、可動プラテン２を僅かに上昇させてプレス機による圧迫力を解放した後、金属板Ｗを挟んだ状態のインサート金型２０を凹部１１ａ、１２ａの開口部から側方に引き出すことにより、主型１０から取り外される。尚、インサート金型２０の取り外し方法はこれに限らず、例えば可動プラテン２を上死点まで上昇させた状態で、インサート金型２０を主型１０から取り外すようにしてもよい。

そして、主型１０から取り外したインサート金型２０の内部で金属板Ｗを冷却し、金属板Ｗに熱処理（例えば焼き入れ）を施す。冷却工程は、例えば、金属板Ｗを挟持した状態のインサート金型２０を常温で２０秒程度放置することにより行われる。このように、金属板Ｗをインサート金型２０で挟持した状態のまま焼き入れを施すことにより、金属板Ｗを高い寸法精度で硬化させることができる。また、主型１０から分離してからインサート金型２０を冷却することで、主型１０の内部で冷却する場合と比べて、早期に冷却することができる。この冷却工程は、不活性ガス（例えばアルゴンガス）雰囲気中で行われ、例えば不活性ガスで満たされた密閉空間の内部で行われる。これにより、金属板Ｗと空気中の酸素との接触が回避され、金属板Ｗの酸化を確実に防止することができる。尚、冷却工程だけでなく、プレス工程も不活性ガス雰囲気中で行うようにすれば、金属板Ｗの酸化をより一層確実に防止できる。一方、金属板Ｗの酸化が特に問題とならない場合には、冷却工程を空気雰囲気中で行ってもよい。

（４）ワーク取出工程
金属板Ｗが所定温度以下まで冷却されたら、インサート金型２０から成形された金属板Ｗが取り出される。以上により熱間プレス成形が完了する。その後、空になったインサート金型２０をさらに冷却し、このインサート金型２０に、加熱された新たな金属板がセットされる。以下、上記と同様の工程を経て、金属板の熱間プレス成形が繰り返される。

上記の熱間プレス成形方法では、主型１０から取り外したインサート金型２０の内部で金属板Ｗの冷却工程が行われるため、冷却工程を行っている間でもプレス成形金型（プレス機及び主型１０）を使用することができる。従って、同形状の複数のインサート金型を用いて上記の熱間プレス成形を行えば、何れかのインサート金型で冷却工程を行っている間に、他のインサート金型を主型１０に装着してプレス工程を行うことができる。

例えば、図５に、４個のインサート金型Ａ〜Ｄを用いて上記の熱間プレス成形方法を行う場合の工程を示す。同図に示す例では、インサート金型Ａによるプレス工程（Ａ２）を行った後、インサート金型Ａを主型から取り外して冷却工程（Ａ３）を行っている間に、インサート金型Ｂを主型に装着してプレス工程（Ｂ２）を行う。そして、インサート金型Ｂを主型から取り外して冷却工程（Ｂ３）を行っている間に、インサート金型Ｃを主型に装着してプレス工程（Ｃ２）を行う。同様に、インサート金型Ｃを主型から取り外して冷却工程（Ｃ３）を行っている間に、インサート金型Ｄを主型に装着してプレス工程（Ｄ２）を行う。そして、インサート金型Ｄの冷却工程（Ｄ３）を行っている間に、新たな金属板がセットされたインサート金型Ａを主型に再び装着し、プレス工程（Ａ２’）が行われる。以上のように、複数のインサート金型Ａ〜Ｄを循環して使用しながら、熱間プレス成形を順次行うことができる。

このように、上記の熱間プレス成形方法によれば、何れかのインサート金型で冷却工程を行っている間に、他のインサート金型でプレス工程を行うことで、プレス成形金型（プレス機）を効率的に使用することができ、生産性の向上が図られる。また、上記のように冷却工程とプレス工程とを並行して行うことで、熱間プレス成形工程全体のサイクルタイムを延長することなく、冷却工程の時間を十分に長く取ることが可能となる。

１固定プラテン
２可動プラテン
１０主型
１１固定主型
１２可動主型
２０インサート金型
２１第１インサート金型
２２第２インサート金型
２３ガイド部
Ｗ金属板

Claims

プレス機に取り付けられた主型と、主型に着脱可能に取り付けられ、金属板を成形する成形面を有するインサート金型とを備えたプレス成形金型により、加熱した金属板をプレス成形する熱間プレス成形方法であって、
加熱した金属板をインサート金型内にセットするワークセット工程と、金属板をセットしたインサート金型を主型に装着し、インサート金型で金属板をプレス成形するプレス工程と、インサート金型を主型から取り外し、主型から取り外したインサート金型の内部で金属板を冷却する冷却工程とを有し、
インサート金型を複数設け、何れかのインサート金型を用いた前記ワークセット工程と、他のインサート金型を用いた前記冷却工程と、さらに他のインサート金型を用いた前記プレス工程とを同時に行う熱間プレス成形方法。
前記冷却工程を、不活性ガス雰囲気中で行う請求項１記載の熱間プレス成形方法。