熱壓成形方法、通過熱壓成形所形成的成形品以及熱壓用模具的製作方法
2023-05-04 09:22:11
熱壓成形方法、通過熱壓成形所形成的成形品以及熱壓用模具的製作方法
【專利摘要】一種熱壓成形方法，是對被加熱了的材料進行衝壓成形並在將所述材料保持於模具內的狀態下將所述材料冷卻的熱壓成形方法，其中：在對所述材料進行衝壓成形時，在該材料的長度方向兩端部成形出包括相對於該長度方向彎曲的彎曲部分的形狀變化，賦予克服所述冷卻時材料的向長度方向的熱收縮應力的阻力。在本發明的一個實施方式中，在所述衝壓成形時成形於材料的形狀變化為在所述材料的長度方向兩端部的表面設置的多個微小的突起。根據本發明，能夠抑制材料熱壓成形中的冷卻時熱收縮、避免伴隨於此的不良情況。
【專利說明】熱壓成形方法、通過熱壓成形所形成的成形品以及熱壓用模具
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱壓成形技術。
【背景技術】
[0002]以往，廣泛使用在模具內一邊對加熱到了淬火溫度的材料進行衝壓成形一邊通過將其冷卻從而淬火的熱壓成形(例如專利文獻I)。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2008-284574號公報
【發明內容】
[0006]發明要解決的課題
[0007]成為熱壓成形對象的鋼材等金屬材料由於被加熱而膨脹、由於冷卻而收縮。材料在模具內收縮，所以可能會發生成形品齧入模具、成形品形狀的尺寸產生誤差等不良情況。
[0008]因此，尋求一種避免由在熱壓裝置內進行冷卻時材料的熱收縮所引起的不良情況的技術。
[0009]用於解決課題的技術方案
[0010]本發明的熱壓成形方法，是對被加熱了的材料進行衝壓成形並在將所述材料保持於模具內的狀態下將所述材料冷卻的熱壓成形方法，其中:在對所述材料進行衝壓成形時，在該材料的長度方向兩端部成形出包括相對於該長度方向彎曲的彎曲部分的形狀變化，賦予克服所述冷卻時材料的向長度方向的熱收縮應力的阻力。
[0011]在本發明的熱壓成形方法的一個實施方式中，優選:在所述衝壓成形時成形於材料的形狀變化為在所述材料的長度方向兩端部的表面設置的多個微小的突起。
[0012]在本發明的熱壓成形方法的另外實施方式中，優選:在所述衝壓成形時成形於材料的形狀變化為在所述材料的長度方向兩端成形的凸緣。
[0013]本發明的熱壓成形品，通過上述熱壓成形方法中的任意一種熱壓成形方法而得到。
[0014]本發明的熱壓用模具的一個實施方式，其具備上模具以及下模具，通過用該上模具與下模具夾著被加熱了的材料，對所述材料進行衝壓成形，並且通過在模具內保持而將所述材料冷卻，其中:在所述下模具上在與所述材料的長度方向端部相當的部位，設有多個向所述上模具突出的凸部或者從上模具向下模具陷入的凹部；在所述上模具上設有多個與在所述下模具設置的凸部或者凹部相應的凹部或者凸部；並且，設置於所述下模具的凸部或者凹部以及設置於所述上模具的凹部或者凸部，在通過所述上模具與下模具進行衝壓成形時，在材料的長度方向端部的表面成形多個微小的突起。
[0015]本發明的熱壓用模具的另外實施方式，其具備上模具以及下模具，通過用該上模具與下模具夾著被加熱了的材料，對所述材料進行衝壓成形，並且通過在模具內保持而將所述材料冷卻，其中:所述上模具以及下模具，在所述衝壓成形時，在所述材料的長度方向兩端成形出從所述上模具向下模具或者從所述下模具向上模具彎曲的凸緣。
[0016]發明的效果
[0017]根據本發明，能夠抑制材料在熱壓成形中的冷卻時熱收縮、避免伴隨於此的不良情況。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是表示熱壓裝置的概略圖。
[0019]圖2是表示熱壓成形品的立體圖。
[0020]圖3是表示熱壓用模具的長度方向剖視圖。
[0021]圖4是表示熱壓用模具的另外的實施方式的長度方向剖視圖。
[0022]圖5是表示熱壓成形品的另外的實施方式的圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，熱壓裝置具備熱壓用模具I。熱壓用模具I具備上模具10以及下模具20，用上模具10與下模具20夾著材料2而進行衝壓成形。上模具10被支撐於移動裝置並能夠在上下方向上移動。下模具20被固定、不能移動。
[0024]材料2為鋼材等能夠淬火的金屬材料。材料2在由通電加熱等加熱到淬火溫度以上的狀態下被投入熱壓用模具I中。材料2通過熱壓用模具I的衝壓成形而成形為預定的產品形狀(參照圖2)，並且通過在模具內被保持預定時間而被冷卻即被淬火(被熱壓成形)。
[0025]如圖2所示，材料2通過熱壓成形而從將一方向設為長度方向的矩形狀成形為具有沿著長度方向連續的心形截面的成形品3。換而言之，通過熱壓用模具I將材料2沿著寬度方向彎折成形，從而成形為具有心形截面的成形品3。
[0026]作為使用了本實施方式的熱壓用模具I所得的成形品3，除了圖2所示的柱外構件(pillar outer)外，還可列舉門濫外構件(rocker outer)等。
[0027]如圖2所示，在成形品3的長度方向兩端部上的頂板面上成形有突起30.30 *..。突起30是通過對材料2的一部進行彎曲成形而成形的。即，突起30為包含相對於材料2的長度方向傾斜的彎曲部分的形狀變化。突起30作為從材料2的平面向上方(或者下方)突出呈半球狀的微小突起而成形有多個。
[0028]突起30.30...被成形於成形品3上的頂板面，以在該成形品3的長度方向以及寬度方向上分別隔開預定間隔而分散的狀態設置。突起30.30..?的大小、形狀以及個數被設定為，不會給例如後續工序中的安裝作業、組裝作業等帶來障礙即不會損害成形品3作為產品的功能。
[0029]如上所述，所謂微小的突起30，具有形成為不會損害成形品3作為產品的功能的程度的大小的半球狀、半橢圓球狀、立方體狀、長方體狀或者圓臺狀等立體形狀，為從成形品3的平面部分(特別是在長度方向上延伸的平面)向表面側或者背面側突出的突起。另外，突起30的設置個數，在考慮了上述形狀、大小的基礎上，被設定為能夠賦予克服材料2的長度方向的熱收縮應力的足夠大的阻力的個數。
[0030]例如，突起30從表面突出的突出長度，優選，設定為與材料2的板厚相同程度或者比其小，在將材料2的板厚設為1.4mm的情況下，優選，形成為半球狀的突起30的直徑為3mm以下。
[0031]如圖3所示，在上模具10上形成有向上方陷入的凹部11.11...，在下模具20上形成有向上方突出的凸部21.21...。這些凹部11.11...以及凸部21.21..?是為了在材料2上成形突起30.30...而設置的，具有與突起30.30...相相應的形狀。在衝壓成形時，通過由各凹部11與凸部21夾著材料2的長度方向兩端部上的一部分，從而成形各突起30。
[0032]這樣，在用上模具10以及下模具20夾著材料2而成形出突起30.30..?後，通過在模具內將材料2保持預定時間而將材料2冷卻，得到熱壓的成形品3。
[0033]如上所述，在本實施方式中，在由熱壓用模具I進行衝壓成形時即模具內的冷卻推進而將材料2熱壓成形為成形品3前，通過用上模具10的凹部11.11..?以及下模具20的凸部21.21...夾著材料2而設置突起30.30...。
[0034]在這裡，在冷卻被加熱了的金屬材料的情況下，一般而言會從長度方向兩端部向中央部收縮，並且向長度方向的收縮量比向寬度方向的收縮量大。與此相對，通過在長度方向兩端部設置突起30.30...而賦予相對於材料2的平面方向傾斜的形狀變化，能夠向收縮起點賦予克服收縮力的阻力。因此，能夠良好地防止冷卻時的向長度方向的收縮，能夠防止變形以及齧入模具。
[0035]另外，突起30.30..?作為微小的突起而設置，由此不會給產品強度、變形模式等帶來影響。即，不會對產品形狀大幅增大斷面力矩，也不會成為折斷的起點。這樣，突起30.30...不會給產品形狀 帶來較大的制約,包括突起30.30...的成形品3的設計
變得容易。
[0036]從收縮防止的觀點，突起30.30...只要是不會損害成形品3的功能性的部位即可，優選接近長度方向端部。這裡所謂不會損害成形品3的功能性的部位，為不會給成形品3的產品強度、變形模式帶來影響的部位。
[0037]關於成形品3的產品形狀，在其頂板面或者側壁面上具有孔、切口等時，突起30.30..?被設置得比設有這些孔、切口等的部位靠端部側。
[0038]一般而言，在成形品3上設置上述孔、切口的情況下，多是與熱壓成形時同時進行加工，在模具內具備用於該加工的切刃衝頭(trim punch)等加工刀具的情況較多。如本實施方式，通過將突起30.30...設置於這些形狀變化的外側(從中央部觀察為端部側)，能夠防止在比突起30.30..?靠內側的區域發生熱收縮，所以能夠不給孔以及切口的位置或者尺寸帶來影響地提高加工品質。
[0039]另外，在成形品3的產品形狀為門檻外構件的情況下，通過以同樣的技術思想來成形突起30.30..?，能夠良好地防止冷卻時的向長度方向的收縮，能夠防止變形以及齧入模具。
[0040]在以上的實施方式中，突 起30.30..?設為從下模具20向上模具10 (向上方)突出的突起而進行說明，但也可以是從上模具10向下模具20(向下方)突出的突起，對於其突出方向沒有限定。[0041]另外，也能夠根據成形品3的功能性來選擇各突起30的突出方向。即，對於突起30的突出方向也可以混合有上方以及下方。
[0042]如圖4所示，也能夠在成形品3的長度方向兩端設置凸緣40.40以代替設置突起30.30...。本實施方式也與成形突起30.30...的實施方式同樣地,在衝壓成形時在材料2的長度方向端部成形相對於材料2的長度方向(平面方向)彎曲的彎曲部分以克服向長度方向的收縮力。
[0043]凸緣40.40通過將材料2的長度方向兩端向下側(或者上側)彎折而成形。各凸緣40作為具有相對於材料2的平面方向大45°的角度也是通過衝壓成形能夠成形的角度的傾斜面而設置於成形品3的兩端。凸緣40優選作為具有60°到80°的角度的傾斜面而成形。
[0044]另外，凸緣40.40的彎曲方向，可以如圖4所示從上模具10朝向下模具20，也可以與其相反地從下模具20朝向上模具10。
[0045]這樣，通過對材料2的長度方向兩端進行彎折成形，能夠將成形品3長度方向的長度保持為凸緣40.40間的長度、並賦予克服向長度方向的收縮力的阻力。因此，能夠防止冷卻時向長度方向的收縮，能夠防止變形以及齧入模具。
[0046]另外，成形凸緣40.40的長度方向兩端，能夠在後續工序中切邊整理(triming)而作為最終產品而使用，或者作為產品形狀的一部分而利用。
[0047]另外，作為成形品3的產品形狀，也能夠應用長度方向的端面開放的形狀。例如，如圖5所示，能夠應用於簡單的心形截面在長度方向上連續的形狀(圖5(a))、壁面成形為傾斜面的大致心形截面在長度方向上連續的形狀(圖5(b))。
[0048]附圖標記說明
[0049]1:熱壓用I旲具，2:材料，3:成形品，10:上I旲具，11:凹部，20:下I旲具,21:凸部，30:突起，40:凸緣。
【權利要求】
1.一種熱壓成形方法，是對被加熱了的材料進行衝壓成形並在將所述材料保持於模具內的狀態下將所述材料冷卻的熱壓成形方法，其中: 在對所述材料進行衝壓成形時，在該材料的長度方向兩端部成形出包括相對於該長度方向彎曲的彎曲部分的形狀變化，賦予克服所述冷卻時材料的向長度方向的熱收縮應力的阻力。
2.根據權利要求1所述的熱壓成形方法，其中: 在所述衝壓成形時成形於材料的形狀變化為在所述材料的長度方向兩端部的表面設置的多個微小的突起。
3.根據權利要求1所述的熱壓成形方法，其中: 在所述衝壓成形時成形於材料的形狀變化為在所述材料的長度方向兩端成形的凸緣。
4.一種熱壓成形品，其通過權利要求1至3中任一項所述的熱壓成形方法而得到。
5.一種熱壓用模具，具備上模具以及下模具，通過用該上模具與下模具夾著被加熱了的材料，對所述材料進行衝壓成形，並且通過在模具內保持而將所述材料冷卻，其中: 在所述下模具上在與所述材料的長度方向端部相當的部位，設有多個向所述上模具突出的凸部或者從上模具向下模具陷入的凹部； 在所述上模具上設有多個與在所述下模具設置的凸部或者凹部相應的凹部或者凸部；並且， 設置於所述下模具的凸部或者凹部以及設置於所述上模具的凹部或者凸部，在通過所述上模具與下模具進行衝壓成形時，在材料的長度方向端部的表面成形多個微小的突起。
6.一種熱壓用模具，具備上模具以及下模具，通過用該上模具與下模具夾著被加熱了的材料，對所述材料進行衝壓成形，並且通過在模具內保持而將所述材料冷卻，其中: 所述上模具以及下模具，在所述衝壓成形時，在所述材料的長度方向兩端成形出從所述上模具向下模具或者從所述下模具向上模具彎曲的凸緣。
【文檔編號】B21D22/20GK103889610SQ201180074342
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2011年12月26日 優先權日:2011年10月28日
【發明者】江川哲司, 鈴木孝宜, 木村英俊, 池澤秀明, 加藤謙治, 古橋正樹 申請人:豐田自動車株式會社, 愛信高丘株式會社