JP5199805B2 - ダイクエンチ加工製品とその製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、曲げ部の稜線に断面Ｓ字状の屈曲部を形成して成るハット状のダイクエンチ加工製品とその製造方法及び製造装置に関するものである。

例えば自動車部品は、鋼板等の金属板材（ブランク材）をプレス成形することによって得られるが、近年、燃費や安全性の向上という目的のため、自動車部品には軽量化や高強度化が強く求められている。
時に板厚が部分的に減少し、その部分の強度や剛性が低下するという問題がある。

そこで、自動車部品の高強度化には、素材板厚を厚くしたり、補強したい部分に別部品を溶接する方法が従来から採用されている。

又、特許文献１には、長手方向に連続した断面がＴ字形状である凸部を有する成形品を超塑性金属材料を用いて製造する方法と装置が提案されている。
特開２００７−０３８２５５号公報

しかしながら、従来のように高強度化のために素材板厚を厚くすると、製品の強度は向上する反面、製品重量が増加するとともに、コストアップを免れないという問題が発生する。又、補強したい部分に別部品を溶接する方法では、製造工程に溶接工程が追加されるために製造工数が増えて製造コストがアップするという問題がある。

更に、特許文献１に記載された方法及び装置によって製造される成形品は、素材が超塑性金属材料であるために高強度化には限界があり、高い強度を期待することができないという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、曲げ部の稜線に断面Ｓ字状の屈曲部が形成された軽量で高強度化なダイクエンチ加工製品とこれを生産性良く且つ低コストで得ることができる製造方法及び製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ダイクエンチ加工によってハット形状に成形された金属製のダイクエンチ加工製品の側面部における曲げ部の稜線の近傍に、幅方向の内方に突出して折り曲げた垂直断面Ｓ字状の屈曲部を形成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、ダイクエンチ加工によって曲げ部の稜線に断面Ｓ字状の屈曲部が形成されたハット形状のダイクエンチ加工製品を製造する方法として、加熱された金属板の曲げ部を除く平坦部を上下のプレス型で挟み込んでプレス成形することによって曲げ部を形成し、該曲げ部をプレス型に接触させないで高温状態を維持したまま、該曲げ部を上下のプレス型間に形成された空間内で圧縮して曲げ部の稜線に断面Ｓ字状の屈曲部を形成することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、固定パンチと該固定パンチの内方に収容配置されて固定パンチに対して上下方向に相対移動可能な可動パンチを有する金型及び固定ダイと該固定ダイの外方に配置されて固定ダイに対して上下方向に相対移動可能な可動ダイを有する金型を備えたプレス型によるダイクエンチ加工によって曲げ部の稜線に断面Ｓ字状の屈曲部が形成されたハット形状のダイクエンチ加工製品を製造する装置において、加熱された金属板の曲げ部を除く平坦部を前記プレス型の上型と下型によって挟み込んで前記可動パンチが固定パンチよりも突出した状態でプレス成形して前記金属板を折り曲げたときに該金属板の曲げ部がプレス型に接触しないよう上型と下型の間に空間を形成し、可動パンチを固定パンチに収容する過程で、金属板の曲げ部が前記空間内で圧縮されて前記曲げ部の稜線に折り曲がった断面Ｓ字状の屈曲部が形成されることを特徴とする。

本発明に係るダイクエンチ加工製品においては、曲げ部の稜線に断面Ｓ字状の屈曲部が形成されているため、成形時に曲げ部の強度と剛性が断面Ｓ字状の屈曲部によって高められ、ダイクエンチ加工製品の軽量化と高強度化が図られる。

又、本発明に係るダイクエンチ加工製品の製造方法及び製造装置によれば、加熱された金属板の曲げ部を除く平坦部を上下のプレス型で挟み込んでプレス成形することによって曲げ部を形成し、該曲げ部をプレス型に接触させないで高温状態を維持したまま、該曲げ部を上下のプレス型間に形成された空間内で圧縮して曲げ部の稜線に断面Ｓ字状の屈曲部を形成するようにしたため、プレス工程の１工程だけで成形品の曲げ部の稜線に断面Ｓ字状の屈曲部が形成され、この屈曲部によって曲げ部の強度と剛性が高められる。この結果、軽量で高強度なダイクエンチ加工製品を生産性良く且つ低コストで製造することができる。

尚、加熱された金属板の曲げ部を除く平坦部を上下のプレス型で挟み込んでプレス成形する際、金属板の曲げ部を除く平坦部は、金型によって急冷されるために焼き入れされて硬化される。又、当初は金型に接触しないで高温状態を維持している金属板の曲げ部は、その後に圧縮されて断面Ｓ字状に屈曲すると金型に接触して冷却されるため、焼き入れによって硬化する。

又、本発明では、高温時に柔らかい金属板の材料特性を利用して、金属板の補強したい曲げ部を高温状態を維持したままプレス型の空間において該曲げ部を圧縮して稜線に断面Ｓ字状の屈曲部を部分的に形成するようにしたため、該屈曲部が容易に形成できる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明に係るダイクエンチ加工製品の製造方法をその工程順に示す製造装置の断面図、図５は図４のＡ部拡大詳細図、図６は本発明に係るダイクエンチ加工製品の斜視図、図７は同ダイクエンチ加工製品の横断面図である。

先ず、本発明に係るダイクエンチ加工製品の製造装置の基本構成を図１〜図４に基づいて説明すると、図中、１，２はプレス型を構成する上型と下型であって、上型１は、図の紙面垂直方向に長い固定パンチ１１と、該固定パンチ１１の中心部に上下動可能に嵌合保持された可動パンチ１２とで構成されている。ここで、可動パンチ１２は、図の紙面垂直方向に長いブロック状の金型であって、固定パンチ１１を貫通するクッションピン１３によって上下動可能に保持されている。

又、下型２は、図の紙面垂直方向に長い固定ダイ２１と、同じく図の紙面垂直方向に長い可動ダイ２２とで構成されており、可動ダイ２２は、固体ダイ２１に上下動可能に嵌合されており、固定ダイ２１を貫通するクッションピン２３によって上下動可能に保持されている。

又、固定パンチ１１、可動パンチ１２、固定ダイ２１及び可動ダイ２２の加工面の近くには図示しない複数の冷却配管が配設され、これらの冷却配管内に冷却水や冷媒等の冷却媒体を流して上型１と下型２の表面を冷却し、これらの上型１と下型２に接触した金属板Ｗ１を急冷することができるため、その強度と剛性が一層高められるとともに、連続加工が可能となる。

ところで、以上のように構成された上型１と下型２は、加圧手段である不図示のプレス機によって駆動されて所要のダイクエンチ加工に供せられる。

次に、以上のように構成された製造装置を用いて図６に示すようなハット状のダイクエンチ加工製品Ｗを製造する方法を図１〜図５に従って説明する。

ダイクエンチ加工に際しては、所定温度に加熱された金属板（ブランク材）Ｗ１が下型２の可動ダイ２２上に水平にセットされており、ダイクエンチ加工が開始されると、図１に示すように、下型２の上方に位置している上型１が下降し、下型２の可動ダイ２２上にセットされた金属板Ｗ１が上型１と下型２によってプレス加工される。ここで、金属板Ｗ１には鋼板が使用され、この鋼板は９００℃〜９５０℃に加熱される。

そして、上型１の固定パンチ１１と可動パンチ１２の位置関係を保持したまま、該上型１が更に下動し、図２に示すように、上型１の固定パンチ１１と可動パンチ１２が下型２の可動ダイ２２と固定ダイ２１にそれぞれ当接すると、金属板Ｗ１は横断面Ｕ字状のハット形状（チャンネル形状）に成形されるとともに、上型１と下型２との間には図２の紙面垂直方向に長い空間Ｓが上型１の可動パンチ１２の両側に形成される。この状態では、加熱された金属板Ｗ１の曲げ部Ｗａを除く左右の側面部Ｗｂと左右のフランジ部Ｗｃ及び天面部（図では底面部）Ｗｄが上型１と下型２で挟み込まれて冷却され、これらの側面部Ｗｂとフランジ部Ｗｃ及び天面部Ｗｄ（平坦部）が焼入されて硬化する。

これに対して、金属板Ｗ１の左右の曲げ部Ｗａは、上型１と下型２間に形成された前記空間Ｓに臨んで上型１にも下型２にも接触しないために冷却されず、高温状態を維持する。

次に、図２に示す状態から、上型１を更に下動させると、該上型１の可動パンチ１２は下型２の固定ダイ２１に当接して不動であるため、固定パンチ１１のみが下型２の可動ダイ２２を押圧しながら該可動ダイ２２と共に下降し、金属板Ｗ１の曲げ部Ｗａが空間Ｓ内で圧縮される。そして、上型１の固定パンチ１１が更に下動して図４に示すように下型２の固定ダイ２１に当接すると、図５に詳細に示すように、金属板Ｗ１の曲げ部Ｗａは更に圧縮されて屈曲し、該曲げ部Ｗａの稜線に断面Ｓ字状の屈曲部ａが形成される。このように、金属板Ｗ１の曲げ部Ｗａの稜線に断面Ｓ字状の屈曲部ａが形成されると、この屈曲部ａは上型１の固定パンチ１１と下型２の可動ダイ２２に接触して冷却されるため、この屈曲部ａが焼き入れされて硬化する。

以上の工程を経て図６及び図７に示すようなハット状（チャンネル状）のダイクエンチ加工製品Ｗが製造されるが、その底部の左右の曲げ部Ｗａの稜線に断面Ｓ字状の屈曲部ａが長手方向に沿って連続的に形成され、その部分の強度と剛性が屈曲部ａによって高められる。

ところで、ダイクエンチ加工によってハット形状に成形された成形品の曲げ部は板厚が減少し、その部分の強度や剛性が低下するが、本発明に係るダイクエンチ加工製品Ｗにおいては、曲げ部Ｗａの稜線に断面Ｓ字状の屈曲部ａが形成されているため、成形時に板厚が減少する曲げ部Ｗａの強度と剛性が断面Ｓ字状の屈曲部ａによって高められ、ダイクエンチ加工製品Ｗの軽量化と高強度化が図られる。尚、ダイクエンチ加工製品Ｗの曲げ部Ｗａの稜線に屈曲部ａを形成すると、屈曲部ａがない成形品の約１．５倍の強度が得られた。

又、本発明に係るダイクエンチ加工製品Ｗの製造方法及び製造装置によれば、加熱された金属板Ｗ１の曲げ部Ｗａを除く側面部Ｗｂとフランジ部Ｗｃ及び天面部Ｗｄ（平坦部）を上型１と下型２で挟み込んでプレス成形することによって曲げ部Ｗａを形成し、該曲げ部Ｗａを上型１と下型２に接触させないで高温状態を維持したまま、該曲げ部Ｗａを上型１と下型２の間に形成された空間Ｓ内で圧縮して曲げ部Ｗａの稜線に断面Ｓ字状の屈曲部ａを形成するようにしたため、プレス工程の１工程だけでダイクエンチ加工製品Ｗの曲げ部Ｗａの稜線に断面Ｓ字状の屈曲部ａが形成され、この屈曲部ａによって曲げ部Ｗａの強度と剛性が高められる。この結果、図６及び図７に示すような軽量で高強度なダイクエンチ加工製品Ｗを生産性良く且つ低コストで製造することができる。

そして、本発明では、高温時に柔らかい金属板Ｗ１の材料特性を利用して、金属板Ｗ１の補強したい曲げ部Ｗａを高温状態を維持したまま上型１と下型２間の空間Ｓにおいて該曲げ部Ｗａを圧縮して稜線に断面Ｓ字状の屈曲部ａを部分的に形成するようにしたため、該屈曲部ａが容易に形成される。

本発明に係るダイクエンチ加工製品の製造方法を製造装置の断面図である。 本発明に係るダイクエンチ加工製品の製造方法を製造装置の断面図である。 本発明に係るダイクエンチ加工製品の製造方法を製造装置の断面図である。 本発明に係るダイクエンチ加工製品の製造方法を製造装置の断面図である。 図４のＡ部拡大詳細図である。 本発明に係るダイクエンチ加工製品の斜視図である。 本発明に係るダイクエンチ加工製品の横断面図である。

符号の説明

１ 上型
２ 下型
１１ 固定パンチ
１２ 可動パンチ
１３ クッションピン
２１ 固定ダイ
２２ 可動ダイ
２３ クッションピン
ａ 屈曲部
Ｓ 空間
Ｗ ダイクエンチ加工製品
Ｗ１ 金属板
Ｗａ 金属板の曲げ部
Ｗｂ 金属板の側面部
Ｗｃ 金属板のフランジ部
Ｗｄ 金属板の天面部

Claims (3)

1. ダイクエンチ加工によってハット形状に成形された金属製品であって、
   側面部における曲げ部の稜線の近傍に、幅方向の内方に突出して折り曲げた垂直断面Ｓ字状の屈曲部を形成して成ることを特徴とするダイクエンチ加工製品。
2. ダイクエンチ加工によって曲げ部の稜線に断面Ｓ字状の屈曲部が形成されたハット形状のダイクエンチ加工製品を製造する方法であって、
   加熱された金属板の曲げ部を除く平坦部を上下のプレス型で挟み込んでプレス成形することによって曲げ部を形成し、該曲げ部をプレス型に接触させないで高温状態を維持したまま、該曲げ部を上下のプレス型間に形成された空間内で圧縮して曲げ部の稜線に断面Ｓ字状の屈曲部を形成することを特徴とするダイクエンチ加工製品の製造方法。
3. 固定パンチと該固定パンチの内方に収容配置されて固定パンチに対して上下方向に相対移動可能な可動パンチを有する金型及び固定ダイと該固定ダイの外方に配置されて固定ダイに対して上下方向に相対移動可能な可動ダイを有する金型を備えたプレス型によるダイクエンチ加工によって曲げ部の稜線に断面Ｓ字状の屈曲部が形成されたハット形状のダイクエンチ加工製品を製造する装置であって、
   加熱された金属板の曲げ部を除く平坦部を前記プレス型の上型と下型によって挟み込んで前記可動パンチが固定パンチよりも突出した状態でプレス成形して前記金属板を折り曲げたときに該金属板の曲げ部がプレス型に接触しないよう上型と下型の間に空間を形成し、
   可動パンチを固定パンチに収容する過程で、金属板の曲げ部が前記空間内で圧縮されて前記曲げ部の稜線に折り曲がった断面Ｓ字状の屈曲部が形成されることを特徴とするダイクエンチ加工製品の製造装置。

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