JP6951541B1 - 熱間プレス成型装置、自動車車体部品、熱間プレス成型方法および自動車車体部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成型品に遅れ破壊が生じることを防ぐことが可能な熱間プレス成型装置を提供する。【解決手段】成型部４とトリミング部３とを有しかつ加熱された金属板材２に成型とトリミングとを行う熱間プレス成型装置１である。パンチ３２の機能を有する上型１４（第１の金型）と、上型１４と協働して成型する下型１３（第２の金型）とを備える。上型１４と協働してトリミング部３を成型部４から分断するダイ１６を備える。上型１４の側方には、トリミング部３が露出する空間からなる冷却抑制部６２が形成されている。【選択図】 図９

Description

本発明は、金属板材の成型と不要部分のトリミングとを行う熱間プレス成型装置、この熱間プレス成型装置によって成型された自動車車体部品、金属板材の成型と不要部分のトリミングとを行う熱間プレス成型方法および自動車車体部品の製造方法に関する。

従来、金属板材の成型と不要部分のトリミングとを行うことができる熱間プレス成型装置としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に開示された熱間プレス成型装置は、成型用の金型がトリミングを行うダイとパンチとを兼ねるように構成されている。この熱間プレス成型装置に投入される金属板材は、成型用の金型によって所定の形状に成型される成型部と、この成型部の外側の不要部分であるトリミング部とを有している。

ダイは、金属板材の全域と重なるように形成されており、成型用の凹部を有している。パンチは、金属板材の成型部と重なりながらダイの凹部に嵌合するように形成されている。また、パンチの側部には、金属板材のトリミング部をダイと協働して挟んで保持するホルダーが移動可能に設けられている。ホルダーは、ダイに向けてばねのばね力によって付勢されており、成型開始後からトリミングが終了するまでトリミング部をダイと協働して挟むように構成されている。
この特許文献１に記載されている熱間プレス成型装置は、金属板材が未硬化の状態にあるときにトリミングを行うことによって遅れ破壊の発生を抑える構成が採られている。遅れ破壊とは、常温において静的負荷のもとで、ある時間経過後に突然破断する現象である。

国際公開第２０１８／０８３８１４号

しかし、未硬化の状態でトリミングを行うだけでは、遅れ破壊の防止を図るうえで得られる効果は不十分であった。この理由は、特許文献１に示す熱間プレス成型装置においては、トリミング部が成型開始後からホルダーとダイとによって挟まれていることが原因であると考えられる。このようにトリミング部がホルダーとダイとによって挟まれると、トリミング部の温度が低下してしまい、トリミング時にトリミング部が切断され難くなる。このため、トリミングされた成型品の端部において、遅れ破壊の発生原因の一つである引張残留応力が大きくなる。

本発明の目的は、成型品に遅れ破壊が生じることを防ぐことが可能な熱間プレス成型装置、自動車車体部品、熱間プレス成型方法および自動車車体部品の製造方法を提供することである。

この目的を達成するために本発明に係る熱間プレス成型装置は、成型される成型部を有しかつ前記成型部の外側にトリミング部を有する金属板材を所定の温度に加熱した状態で成型するとともに、前記トリミング部を前記成型部から分断する熱間プレス成型装置であって、パンチの機能を有し切断方向に移動する第１の金型と、前記第１の金型と協働して前記成型部を挟んで成型するとともに前記切断方向に移動する第２の金型と、前記パンチと協働して前記トリミング部を前記成型部から分断するダイとを備え、前記第１の金型の側方には、前記トリミング部が露出する空間からなる冷却抑制部が形成されているものである。

本発明は、前記熱間プレス成型装置において、さらに、前記第１の金型および前記第２の金型と並ぶように配置され、前記トリミング部の外端部分を保持した状態で前記第１の金型および前記第２の金型と同期して前記切断方向に移動するホルダーを備え、前記冷却抑制部は、前記第１の金型と前記ホルダーとの間に、前記トリミング部から前記第１の金型の外側面に沿って前記切断方向に延びるように形成され、前記トリミング部の前記ホルダーによって保持されていない内側部分は、常に前記冷却抑制部に露出していてもよい。

本発明は、前記熱間プレス成型装置において、前記第１の金型および前記第２の金型と、前記ホルダーとは、成型完了後に前記金属板材が前記ダイに向けて移動して前記トリミング部が前記成型部から分断されるように構成されていてもよい。

本発明は、前記熱間プレス成型装置において、前記ダイは、所定の高さのシャー角を有していてもよい。

本発明に係る自動車車体部品は、前記熱間プレス成型装置によって成型部が所定の形状に成型されるとともに前記成型部の外側のトリミング部が切断された自動車車体部品であって、前記成型部の切断端面は剪断面を含み、Ｘ線回析法により測定された切断端面の残留応力が５０ＭＰａ以上であって２５０ＭＰａ以下であってもよい。

本発明に係る熱間プレス成型方法は、成型される成型部を有しかつ前記成型部の外側にトリミング部を有する金属板材を所定の温度に加熱した状態で第１の金型と第２の金型とによって挟んで成型するとともに、前記トリミング部を前記成型部から分断する熱間プレス成型方法であって、前記トリミング部の外端部分をホルダーによって保持するとともに、前記成型部を、パンチの機能を有しかつ前記ホルダーから離間した第１の金型に重ね、前記ホルダーと前記第１の金型との間に前記トリミング部から前記第１の金型の外側面に沿って切断方向に延びる空間からなる冷却抑制部を形成するステップと、前記金属板材を前記ホルダーおよび前記第１の金型とともに前記切断方向に移動させ、前記第２の金型と前記第１の金型との間に挟んで成型するステップと、成型後の前記金属板材を前記ホルダーと前記第１および第２の金型とともに前記切断方向に移動させ、前記パンチと協働して切断機構を構成するダイによって前記トリミング部を前記成型部から分断するステップとによって実施する方法である。

本発明に係る自動車車体部品の製造方法は、前記熱間プレス成型装置の前記第１の金型と前記第２の金型との間に所定温度に加熱された自動車車体部品用の金属板材を重ねるステップと、前記熱間プレス成型装置を用いてホットスタンプ工法によって前記自動車車体部品用の前記金属板材を成型するステップとによって実施する方法である。

本発明によれば、金属板材のトリミング部は、他の部材に接触することなく冷却抑制部に露出するために冷却され難い。このため、トリミング部と成型部との境界となる部分を高温の状態でパンチとダイとによって切断することができる。このように高温の状態でトリミングが行われた成型品の引張残留応力は小さくなる。
したがって、成型品に遅れ破壊が生じることを防ぐことが可能な熱間プレス成型装置および熱間プレス成型方法を提供することができる。

図１は、第１の実施の形態による熱間プレス成型装置の一部を示す正面図である。 図２は、成型中の熱間プレス成型装置の一部を示す正面図である。 図３は、成型完了時の熱間プレス成型装置の一部を示す正面図である。 図４は、トリミング完了時の熱間プレス成型装置の一部を示す正面図である。 図５は、ダイと下型の側面図である。 図６は、本発明に係る熱間プレス成型方法を説明するためのフローチャートである。 図７は、本発明に係る自動車車体部品の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図８は、自動車車体部品の一例を示す斜視図である。 図９は、第２の実施の形態による熱間プレス成型装置の一部を示す正面図である。 図１０は、切断端面の顕微鏡写真である。 図１１は、冷却抑制部の有無と残留応力の大きさとの関係を説明するためのグラフである。 図１２は、自動車の車体フレームの概略の構成を示す斜視図である。

（第１の実施の形態）
本発明を説明するにあたって、先ず最初に、本発明の全ての請求項を説明可能な実施の形態を第１の実施の形態として図１〜図８を参照して詳細に説明する。図１〜図４は、被成型物の長手方向から見た熱間プレス成型装置の左側半部のみを描いてある。なお、図１〜図５は、本発明の構成を理解し易いように熱間プレス成型装置を模式的に描いてあり、被成形物である金属板材も実際より厚く描いてある。

図１に示す熱間プレス成型装置１は、所定の温度に加熱された金属板材２（被成型物）を所定の形状に成型するとともに、この金属板材２にトリミングを施すものである。金属板材２は、例えば自動車車体部品用の金属板材や２２ＭｎＢ５（ボロン鋼）などを用いることができる。この金属板材２の厚みは、０．８ｍｍ〜２．９ｍｍであることが望ましい。
ここでいうトリミングとは、金属板材２の不要部分であるトリミング部３を成型部４から分断することである。図１は成型直前の状態を示している。成型部４は、熱間プレス成型装置１によって所定の形状に成型される部分である。

この実施の形態による熱間プレス成型装置１は、図１において最も下に描かれている基台１１の上に第１の昇降装置１２を介して支持された下型１３と、この下型１３と対向する上型１４と、これらの下型１３および上型１４と並ぶように配置されたブランクホルダー１５と、下型１３とブランクホルダー１５との間に配置されたダイ１６などを備えている。

第１の昇降装置１２は、成型時に下型１３の下降を規制し、トリミング時に下型１３が上型１４と一体的に下降するように下型１３の下降を許容する構成が採られている。このような第１の昇降装置１２は、詳細には図示してはいないが、圧縮コイルばねや油圧シリンダ、サーボモータなどを力の発生源として構成することができる。
下型１３の上端には、後述する上型１４と協働して金属板材２を成型する成型面２１が形成されている。すなわち、下型１３は、金属板材２の厚み方向に移動可能に構成されている。この実施の形態においては、下型１３が本発明でいう「第２の金型」に相当する。

この実施の形態による下型１３と上型１４は、金属板材２を上方に向けて凸になる断面凸字状に成型するように構成されている。このため、下型１３には、最も高い位置で横方向に延びる第１の成型面２１ａと、第１の成型面２１ａから斜め横下方に延びる傾斜面からなる第２の成型面２１ｂと、第２の成型面２１ｂの下端から横方向に延びる第３の成型面２１ｃとが形成されている。また、下型１３には、第１〜第３の成型面２１ａ〜２１ｃを所定の温度に冷却するために冷媒通路２２が設けられている。

上型１４は、下型１３と対向する成型面２３を有し、上型ホルダー２４に支持されている。上型１４の成型面２３は、下型１３の凸部分が嵌合するような形状に形成されており、下型１３の第１の成型面２１ａと対向する第１の成型面２３ａと、第１の成型面２３ａから斜め横下方に延びる傾斜面からなる第２の成型面２３ｂと、第２の成型面２３ｂの下端から横方向に延びる第３の成型面２３ｃとを有している。この上型１４は、第１〜第３の成型面２３ａ〜２３ｃを所定の温度に冷却するために冷媒通路２５を有している。なお、上型１４は、図示してはいないが、各成型面で精度よく成型が行われるように、複数に分割して構成することができる。

上型１４を複数に分割して構成する場合は、例えば 第１の成型面２３ａを有する第１の上型と、第２および第３の成型面２３ｂ，２３ｃを有する第２の上型とに分割することができる。この場合、第１の上型は、上下方向（金属板材２の厚み方向）のみに移動し、金属板材２を下型１３の第１成型面２１ａに押し付ける。第２の上型は、第２の成型面２３ｂと直交する方向あるいは水平方向と、上下方向とに移動し、金属板材２を下型１３の第２の成型面２１ｂと第３の成型面２１ｃとに押し付ける。

上型１４の第３の成型面２３ｃを有する下端部であって、後述するブランクホルダー１５に隣接する外側の端部は、後述するダイ１６と協働して切断機構３１を構成するパンチ３２となるように形成されている。パンチ３２は、上型１４から下型１３に向かう方向が切断方向となるように構成されている。パンチ３２から上方に延びる上型１４の外側面１４ａは、成型方向（図１において上下方向）と平行な平面によって形成されている。

上型１４を支持する上型ホルダー２４は、図示していない加圧装置に連結されており、この加圧装置によって駆動されて昇降する。上型ホルダー２４は、成型およびトリミングを行うために図１に示した初期位置から下降し、成型から連続して行われるトリミングが終了した後に初期の位置に上昇する。すなわち、上型１４は、パンチ３２の切断方向に移動可能に構成されている。この実施の形態においては、上型１４が本発明でいう「第１の金型」に相当する。
ブランクホルダー１５は、金属板材２のトリミング部３の外端部分３ａを挟んで保持する下部ホルダー３３と上部ホルダー３４とを備えている。この実施の形態においては、ブランクホルダー１５が本発明でいう「ホルダー」に相当する。

下部ホルダー３３は、基台１１に第２の昇降装置３５を介して昇降可能に支持されている。第２の昇降装置３５は、金属板材２の上下方向の位置とは無関係に金属板材２のトリミング部３に下部ホルダー３３から略一定の荷重が加えられるように構成されている。このような第２の昇降装置３５は、圧縮コイルばねや油圧シリンダ、サーボモータなどを力の発生源として構成することができる。

上部ホルダー３４は、上型１４から側方に所定の間隔をおいて離間するように位置付けられており、上型ホルダー２４に固定されている。このため、上部ホルダー３４と上述した下部ホルダー３３は、下型１３および上型１４と同期してパンチ３２の切断方向に移動する。
上部ホルダー３４は、金属板材２の長手方向（図１の紙面とは直交する方向）において金属板材２の一端から他端まで途切れることなく一連に延びるように形成されている。
上部ホルダー３４の上下方向の長さは、上型１４の上下方向の長さと略等しい。このため、図１に示すように、金属板材２のトリミング部３が下部ホルダー３３と上部ホルダー３４とによって挟まれて保持されることによって、金属板材２の成型部４が上型１４の第３の成型面２３ｃと重なるようになる。この状態においては、上型１４とブランクホルダー１５との間にトリミング部３から上型１４の外側面１４ａに沿ってパンチ３２の切断方向（この実施の形態では上下方向）に延びる空間からなる冷却抑制部３６が形成される。

冷却抑制部３６は、上型１４の外側面１４ａと、上部ホルダー３４の内側面３４ａと、上型ホルダー２４と、金属板材２のトリミング部３などによって囲まれ、金属板材２の長手方向の両側（図１の紙面に対して手前側と奥側）において大気中に開放されている。この実施の形態による上部ホルダー３４は、冷却抑制部３６の容積が十分となるように、金属板材２の厚みの５〜７倍程度の長さだけ上型１４から離間している。例えば、上型１４と上部ホルダー３４との間隔は、金属板材２の厚みが２ｍｍの場合は約１０ｍｍとなる。上型１４と上部ホルダー３４との間隔、すなわち冷却抑制部３６の幅は、１０ｍｍ〜３０ｍｍが好ましい。なお、図示してはいないが、上部ホルダー３４の上端部と上型１４の上端部とを横方向に延びる連結部によって連結することもできる。

ダイ１６は、上型１４のパンチ３２と協働して切断機構３１を構成するもので、上端にトリム刃４１を有し、下型１３の側方近傍に位置するように基台１１に固定されている。ダイ１６の高さ、すなわちトリム刃４１の最も高くなる上端の高さは、成型完了時の下型１３の第３の成型面２１ｃより低い（図３参照）。このことは、成型が完了したときに金属板材２がダイ１６から離間していることを意味する。このため、下型１３および上型１４と、ブランクホルダー１５とは、成型完了後に金属板材２がダイ１６に向けて移動してトリミング部３が成型部４から分断されるように構成されている。なお、ダイ１６の高さは、成型が完了する以前にトリム刃４１が金属板材２と接触するように設定することもできる。すなわち、金属板材２は、成型が完了するまではダイ１６から離間していることが好ましいが、成型中にダイ１６に接触してもよい。

ダイ１６のトリム刃４１を含む上端部の幅（ダイ１６と下型１３とが並ぶ方向の幅）は、上述した冷却抑制部３６の幅（上型１４と上部ホルダー３４との間隔）より僅かに狭い。このようにダイ１６が形成されている理由は、図４に示すように、後述する切断時にダイ１６と上部ホルダー３４とが接触することを防ぐためである。

この実施の形態によるダイ１６の上端部の外側面１６ａは、基台１１に向かうにしたがって次第にダイ１６の厚みが厚くなるように傾斜している。このため、ダイ１６の剛性向上が図られている。外側面１６ａは、上下方向に対して２０°〜２５°で傾斜するように形成することが望ましい。
図５に示すように、トリム刃４１の刃先４１ａは、成型方向（図５においては上下方向）と直交する方向に延びる下型１３の第３の成型面２１ｃに対して所定の高さＨとなるシャー角を有するように形成されている。高さＨは、図５に示す側面視において谷状に形成されたトリム刃４１の最も低い部分と、トリム刃４１の両端の最も高い部分との高低差である。このシャー角高さは、金属板材２の厚みの１／３倍〜１倍となる高さである。
トリム刃４１は、成型位置にある下型１３の第３の成型面２１ｃより低い位置に形成されている。なお、トリム刃４１の形状は、図５に示すような中央部が低くなる谷形状に限定されることはなく、例えば中央部が高くなる山形状や、一端から他端まで斜めに直線状に延びる形状や、シャー角を有していない形状などでもよい。

次に、上述した熱間プレス成型装置１を使用して金属板材２の成型とトリミングとを行う熱間プレス成型方法について説明する。この熱間プレス成型方法は、図６のフローチャートに示すように行われる。この熱間プレス成型方法を実施する熱間プレス成型装置１は、冷媒通路２２，２５に冷媒が常に流され、下型１３および上型１４の温度が所定の温度に保たれている。熱間プレス成型方法を実施するためには、先ず、熱間プレス成型装置１に金属板材２を装填して冷却抑制部３６を形成する（ステップＳ１）。

すなわち、所定の温度に加熱された金属板材２のトリミング部３をブランクホルダー１５の下部ホルダー３３と上部ホルダー３４とによって挟んで保持し、金属板材２の成型部４を上型１４の第３の成型面２３ｃに重ねる。この冷却抑制部形成ステップは、図１に示すように金属板材２が下型１３と上型１４とに接触する状態で行うことができるし、図示してはいないが金属板材２と下型１３との間に隙間が生じる状態で行うことができる。

このように金属板材２を熱間プレス成型装置１に装填することにより、トリミング部３の下部ホルダー３３と上部ホルダー３４とによって挟まれていない内側部分３ｂ（図１参照）は、他の部材に接触することなく冷却抑制部３６に露出する。このため、トリミング部３の内側部分３ｂの温度は、成型前の高い温度に保たれるようになる。

次に、熱間プレス成型装置１による成型を行う（ステップＳ２）。成型は、上型ホルダー２４を加圧装置によって下降させることにより実施される。上型ホルダー２４が下降すると、図１に示す状態から図２に示す状態になる。すなわち、金属板材２の成型部４が下型１３の第１の成型面２１ａに支えられて初期の位置に保持されるとともに、上型１４の第３の成型面２３ｃによって下方に押されるために、第２の成型面２１ｂ，２３ｂに沿うように曲げられる。このとき、ブランクホルダー１５の下部ホルダー３３と上部ホルダー３４は、上型１４に追従するようにトリミング部３を挟持しながら下に移動する。

そして、図３に示すように、上型１４の第１〜第３の成型面２３ａ〜２３ｃが金属板材２を下型１３の第１〜第３の成型面２１ａ〜２１ｃに押し付けるようになるまで上型ホルダー２４が下降することによって、金属板材２が第１〜第３の成型面２１ａ〜２１ｃ，２３ａ〜２３ｃに倣う形状に成型されるとともに、下型１３と上型１４との接触により急冷されて金属板材２に焼き入れが施される。図３に示す成型完了状態においては、ダイ１６のトリム刃４１は金属板材２から離間している。なお、トリム刃４１は、この成型完了状態で金属板材２と接触していてもよい。

このように成型と焼き入れとが行われた後、上型ホルダー２４が更に下降することによりトリミングが行われる（ステップＳ３）。
トリミングは、下型１３と、上型１４と、下部ホルダー３３および上部ホルダー３４とをこれらが金属板材２を挟んで保持している状態でダイ１６より下に下げることにより行われる。金属板材２が成型位置より下がることにより、図４に示すように、ダイ１６のトリム刃４１が金属板材２の成型部４とトリミング部３との境界となる部分を切断し、トリミング部３が成型部４から分断される。

金属板材２のトリミング部３のうちブランクホルダー１５に保持されていない内側部分３ｂは、他の部材に接触することなく冷却抑制部３６に露出するために冷却され難い。このため、トリミング部３と成型部４との境界となる部分を高温の状態でパンチ３２とダイ１６とによって切断することができる。このように高温の状態でトリミングが行われた成型品の引張残留応力は小さくなる。
したがって、この実施の形態によれば、成型品に遅れ破壊が生じることを防ぐことが可能な熱間プレス成型装置および熱間プレス成型方法を提供することができる。

この実施の形態による下型１３（第２の金型）および上型１４（第１の金型）と、ブランクホルダー１５とは、成型完了後に金属板材２がダイ１６に向けて移動してトリミング部３が成型部４から分断されるように構成されている。
このため、金属板材２のトリミング部３が成型時にダイ１６によって冷却されることがないから、トリミング部３の温度低下を可及的少なく抑えることができる。したがって、遅れ破壊がより一層発生し難くなる。

この実施の形態によるダイ１６は、所定の高さＨのシャー角を有している。このため、切断時の剪断荷重を低減でき、金属板材２の引張残留応力がより一層小さくなるから、遅れ破壊の発生をより一層確実に防ぐことが可能になる。

上述した実施の形態に示した熱間プレス成型装置１を使用して自動車車体部品を製造するためには、図７のフローチャートに示すように実施することができる。なお、以下において、図１〜図６によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

上述した実施の形態による熱間プレス成型装置１を使用して自動車車体部品を製造するためには、先ず、自動車車体部品用の金属板材２を熱間プレス成型装置１に装填し、上金型１４の第３の成型面２３ｃに重ねる（ステップＰ１）。このように金属板材２を熱間プレス成型装置１を装填することにより、冷却抑制部３６が形成される。そして、上型１４と下型１３とによって金属板材２を挟み、ホットスタンプ工法によって金属板材２を成型する（ステップＰ２）。次に、上型１４および下型１３とブランクホルダー１５とを金属板材２がダイ１６に接触するように下降させてトリミングを行う（ステップＰ３）。トリミングにより、成型部４の外側のトリミング部３が切断される（図８参照）。
トリミングが実施された後、金属板材２を熱間プレス成型装置１から取り出すことによって、図８に示すような自動車車体部品５１が得られる。

この自動車車体部品５１のトリミングが施された成型部４の切断端面５２は、後述する剪断面を含んでいる、一般的に、パンチとダイとによって切断された切断端面は、刃物が板に食い込んでいく段階で「だれ」が生じ、 刃物が食い込んだ跡の「剪断面」と、一気に切り離れる部分の「破断面」、 切り離れるときに上下刃のクリアランスによって生成する「かえり」という部分が含まれることが知られている。

（第２の実施の形態）
次に、請求項１に記載した発明に係る熱間プレス成型装置の一例を図９を参照して説明する。図９において、図１〜図５によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図９に示す熱間プレス成型装置６１は、第１の実施の形態で示した熱間プレス成型装置１と較べるとホルダー１５を備えていない点でのみ異なり、その他の構成は同一のものである。

この実施の形態による熱間プレス成型装置６１の上型１４の側方には、金属板材２のトリミング部３が露出する空間からなる冷却抑制部６２が形成されている。このため、この実施の形態を採る場合であっても、金属板材２のトリミング部３が他の部材に接触することなく冷却抑制部６２に露出するために冷却され難い。このため、トリミング部３と成型部４との境界となる部分を高温の状態でパンチ３２とダイ１６とによって切断することができる。このように高温の状態でトリミングが行われた成型品の引張残留応力は小さくなる。
したがって、この実施の形態においても、成型品に遅れ破壊が生じることを防ぐことが可能な熱間プレス成型装置を提供することができる。

この実施の形態で示すようにトリミング部３を保持することなくパンチ３２とダイ１６とによってトリミングを行った場合の切断端面は、図１０に示すように形成された。図１０において、符号Ａで示す範囲は、いわゆる「だれ」と呼称される部分であり、符号Ｂで示す範囲は、いわゆる「剪断面」と呼称される部分である。符号Ｃで示す範囲は、いわゆる「破断面」と呼称される部分である。

第２の実施の形態で示す熱間プレス成型装置６１を用いて金属板材２にトリミングを施し、成型部４の切断端面の残留応力を調べたところ、図１１に示すような結果が得られた。残留応力は、図１０中に白色の円によって囲まれた範囲についてＸ線回析法によって測定した。図１０中の白色の円は、切断端面の中央部に位置する「剪断面」を中心とする直径１ｍｍの円である。Ｘ線回析法を実施するための試験条件として、Ｘ線応力測定法はｓｉｎ²φ法であり、走査法は並傾法である。応力定数（Ｋ［ＭＰａ／ｄｅｇ］）は、−３１８である。

残留応力を調べるにあたっては、冷却抑制部がない場合、すなわち従来の熱間プレス成型装置のようにトリミング部３の全域がホルダーによって保持されている場合の残留応力を比較例として一つだけ調べた。冷却抑制部がある場合、すなわちトリミング部３の表裏全てが冷却抑制部６２に露出している場合の残留応力は、５つの試験片について調べた。冷却抑制部がない場合の残留応力は、図１１に示すように、５００ＭＰａ程度になることが分かった。一方、冷却抑制部がある場合の残留応力は、トリミング時の上型４とダイ３１とのクリアランスのばらつきや、金属板材２の温度などのばらつきなどの誤差を考慮すると、５０ＭＰａ以上であって２５０ＭＰａ以下となることが分かる。

このため、第２の実施の形態で示す熱間プレス成型装置６１によって成型部４が所定の形状に成型されるとともに成型部４の外側のトリミング部３が切断された自動車車体部品５１（図８参照）においては、Ｘ線回析法により測定された切断端面５２の残留応力が５０ＭＰａ以上であって２５０ＭＰａ以下となる。
図１１に示す５つの試験片の残留応力は、全て２００ＭＰａ以下であった。このため、本発明に係る熱間プレス成型装置、熱間プレス成型方法および自動車車体部品の製造方法によれば、切断端面の残留応力が２００ＭＰａ以下になるから、遅れ破壊が生じることがない自動車車体部品を製造することができる。

第２の実施の形態で示す熱間プレス成型装置６１を用いる場合、すなわちトリミング部３の表裏全てが冷却抑制部６２に露出している状態で成型と同時にトリミングを行った場合の切断端面の硬度（ビッカース硬度）は、切断方向の上流側で５０３Ｈｖ、切断方向の中央部で４７２Ｈｖ、切断方向の下流側で５０７Ｈｖであり、端面の硬度４５０Ｈｖ以上という社内品質規格を満たしていた。

自動車車体部品５１は、図１２に示すように、例えば自動車の車体フレーム７１のセンターピラー７２に用いることができ、また、サイドシル７３にも使用することができる。センターピラー７２は、サイドシル７３とルーフ部７４とを接続する車体部品である。サイドシル７３は、車体の左右方向の両端部で車体の前後方向に延びる車体部品である。サイドシル７３には、フロントピラー７５の下端部と、センターピラー７２の下端部と、リヤピラー７６の下端部とが溶接されている。

上述した実施の形態においては、移動することがない基台１１に対して上型ホルダー２４が接近、離間する構造の熱間プレス成型装置１について説明したが、本発明はこのような限定にとらわれることはない。すなわち、上型ホルダー２４が移動できないように構成されて基台１１が上型ホルダー２４に対して接近、離間するような構成を採ることができる。この場合、上型ホルダー２４が装置の下端部に配置され、基台１１が装置の上端部に配置される。上型ホルダー２４の上に上型１４と上部ホルダー３４が搭載され、基台１１の下に下型１３、ダイ１６および下部ホルダー３３が配置される。

１，６１…熱間プレス成型装置、２…金属板材、３…トリミング部、３ａ…外端部分、３ｂ…内側部分、４…成型部、１３…下型（第２の金型）、１４…上型（第１の金型）、１４ａ…外側面、１５…ブランクホルダー（ホルダー）、１６…ダイ、３１…切断機構、３２…パンチ、３６，６２…冷却抑制部、５１…自動車車体部品、５２…切断端面、Ｓ１…冷却抑制部形成ステップ、Ｓ２，Ｐ２…成型ステップ、Ｓ３，Ｐ３…トリミングステップ、Ｐ１…冷却抑制部形成ステップ。

Claims (8)

1. 成型される成型部を有しかつ前記成型部の外側にトリミング部を有する金属板材を所定の温度に加熱した状態で成型するとともに、前記トリミング部を前記成型部から分断する熱間プレス成型装置であって、
   パンチの機能を有し切断方向に移動する第１の金型と、
   前記第１の金型と協働して前記成型部を挟んで成型するとともに前記切断方向に移動する第２の金型と、
   前記金属板材と対向する一端にトリム刃を有し、前記パンチと協働して前記トリミング部を前記成型部から分断するダイと、
   前記第１の金型および前記第２の金型と並ぶように配置され、前記トリミング部の外端部分を挟んで保持した状態で前記第１の金型および前記第２の金型と同期して前記切断方向に移動するホルダーとを備え、
   前記第１の金型と前記ホルダーとの間に、前記トリミング部が露出する空間からなる冷却抑制部が前記トリミング部から前記第１の金型の外側面に沿って前記切断方向に延びるように形成され、
   前記トリミング部の前記ホルダーによって保持されていない部分は、常に前記冷却抑制部に露出し、
   前記ホルダーが前記トリミング部の前記外端部分を挟んで保持した状態で前記ダイの前記トリム刃を含む一端部が前記冷却抑制部の中に入ることを特徴とする熱間プレス成型装置。
2. 請求項１記載の熱間プレス成型装置において、
   前記第１の金型および前記第２の金型と、前記ホルダーとは、成型完了後に前記金属板材が前記ダイに向けて移動して前記トリミング部が前記成型部から分断されるように構成されていることを特徴とする熱間プレス成型装置。
3. 請求項１または請求項２記載の熱間プレス成型装置において、
   前記ダイは、所定の高さのシャー角を有していることを特徴とする熱間プレス成型装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一つに記載された熱間プレス成型装置において、
   前記ホルダーは、前記トリミング部の外端部分を挟んで保持する下部ホルダーと上部ホルダーとを備え、
   前記下部ホルダーは、昇降装置に支持されて前記金属板材の前記トリミング部に前記切断方向の位置とは無係に荷重を加えるように構成され、
   前記上部ホルダーは、前記第１の金型から側方に前記冷却抑制部の幅となる間隔をおいて離間するように位置付けられ、前記第１の金型に向かう方向および前記切断方向と直交する方向において前記金属板材の一端から他端まで途切れることなく一連に延びるように形成されているとともに、前記切断方向において前記第１の金型と長さが略等しくなるように形成されていることを特徴とする熱間プレス成型装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一つに記載された熱間プレス成型装置において、
   前記ホルダーは、前記金属板材の厚みの５〜７倍程度の長さだけ前記第１の金型から離間していることを特徴とする熱間プレス成型装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れか一つに記載された熱間プレス成型装置によって成型部が所定の形状に成型されるとともに前記成型部の外側のトリミング部が切断された自動車車体部品であって、
   前記成型部の切断端面は剪断面を含み、
   Ｘ線回析法により測定された前記切断端面の残留応力が５０ＭＰａ以上であって２５０ＭＰａ以下であることを特徴とする自動車車体部品。
7. 成型される成型部を有しかつ前記成型部の外側にトリミング部を有する金属板材を所定の温度に加熱した状態で第１の金型と第２の金型とによって挟んで成型するとともに、前記トリミング部を前記成型部から分断する熱間プレス成型方法であって、
   前記トリミング部の外端部分をホルダーによって挟んで保持するとともに、前記成型部を、パンチの機能を有しかつ前記ホルダーから離間した第１の金型に重ね、前記ホルダーと前記第１の金型との間に前記トリミング部から前記第１の金型の外側面に沿って切断方向に延びる空間からなる冷却抑制部を形成するステップと、
   前記金属板材を前記ホルダーおよび前記第１の金型とともに前記切断方向に移動させ、前記第２の金型と前記第１の金型との間に挟んで成型するステップと、
   成型後の前記金属板材を前記ホルダーと前記第１および第２の金型とともに前記切断方向に移動させ、前記金属板材と対向する一端にトリム刃を有しかつ前記パンチと協働して切断機構を構成するダイによって前記トリミング部を前記成型部から分断するステップとを有し、
   前記トリミング部の前記ホルダーによって保持されていない部分は、常に前記冷却抑制部に露出し、
   前記ホルダーが前記トリミング部の前記外端部分を挟んで保持した状態で前記ダイの前記トリム刃を含む一端部が前記冷却抑制部の中に入ることを特徴とする熱間プレス成型方法。
8. 請求項１〜請求項５記載の熱間プレス成型装置の前記第１の金型と前記第２の金型との間に所定温度に加熱された自動車車体部品用の金属板材を重ねるステップと、
   前記熱間プレス成型装置を用いてホットスタンプ工法によって前記自動車車体部品用の前記金属板材を成型するステップとを有することを特徴とする自動車車体部品の製造方法。

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