(57)【要約】      （修正有）【課題】高い冷却効率を有するホットスタンプ金型の提供。【解決手段】冷却媒体の流れる冷却路５と、複数の断面円形状体３と、を備えるホットスタンプ金型１である。複数の断面円形状体は、冷却路に充填されている。冷却媒体は、断面円形状体同士の間、及び、断面円形状体と冷却路の内壁との間を通過する。断面円形状体としては、球状体を使用することができる。また、複数の断面円形状体同士は一体化してもよいし、複数の断面円形状体のうち、冷却路の内壁に接する断面円形状体は、内壁と一体化してもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体の流れる冷却路と、
複数の断面円形状体と、を備え、
前記複数の断面円形状体は、前記冷却路に充填されて、
前記冷却媒体は、前記断面円形状体同士の間、及び、前記断面円形状体と前記冷却路の内壁との間を通過するホットスタンプ金型。
【請求項２】
前記断面円形状体は、球状体であることを特徴とする請求項１に記載されるホットスタンプ金型。
【請求項３】
前記複数の断面円形状体同士は一体化しており、
前記複数の断面円形状体のうち、前記冷却路の内壁に接する断面円形状体は、前記内壁と一体化していることを特徴とする請求項１又は２に記載されるホットスタンプ金型。
【請求項４】
冷却路を備えるホットスタンプ金型の製造方法であって、
複数の断面円形状体を前記冷却路に充填するステップと、
前記複数の断面円形状体同士の間隙、又は、前記冷却路の内壁と前記複数の断面円形状体との間隙に、粉体を充填するステップと、
前記冷却路に溶湯を鋳込むステップと、を含み、
前記粉体は、前記溶湯の熱に耐えられることを特徴とするホットスタンプ金型の製造方法。
【請求項５】
前記粉体は砂であることを特徴とする請求項４に記載されるホットスタンプ金型の製造方法。
【請求項６】
前記断面円形状体は、球状体であることを特徴とする請求項４又は５に記載されるホットスタンプ金型の製造方法。
【請求項７】
冷却路を有するダイを備えるホットスタンプ金型の製造方法であって、
複数の断面円形状体を前記冷却路に充填するステップと、
複数の断面円形状体をフタと前記ダイとの間に挟み込むように、前記フタを前記ダイに固定するステップと、を含むホットスタンプ金型の製造方法。
【請求項８】
前記断面円形状体は、球状体であることを特徴とする請求項７に記載されるホットスタンプ金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はホットスタンプ金型及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板をＡｃ３変態点よりも高い温度範囲内に加熱保持して、これを常温の金型でプレスすることで、プレス成形と焼き入れを同時に行うホットスタンプ法がある。かかるホットスタンプ法では、冷却能を有するホットスタンプ金型が利用される。
【０００３】
例えば、特許文献１では、Ｕ字状に延びる冷却路を備えるホットスタンプ金型が開示されている。水などの冷却媒体を冷却路に流すことで、ホットスタンプ金型を冷却し、良好な焼き入れを実施することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０９１２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で開示されるホットスタンプ金型は一定の冷却効率を有する。しかしながら、さらに高い冷却効率を有するホットスタンプ金型が要求されている。
【０００６】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、高い冷却効率を有するホットスタンプ金型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかるホットスタンプ金型は、
冷却媒体の流れる冷却路と、
複数の断面円形状体と、を備え、
前記複数の断面円形状体は、前記冷却路に充填されて、
前記冷却媒体は、前記断面円形状体同士の間、及び、前記断面円形状体と前記冷却路の内壁との間を通過する。
【０００８】
このような構成により、高い冷却効率を有するホットスタンプ金型を提供することができる。
【０００９】
また、前記断面円形状体は、球状体であることを特徴としてもよい。また、前記複数の断面円形状体同士は一体化しており、前記複数の断面円形状体のうち、前記冷却路の内壁に接する断面円形状体は、前記内壁と一体化していることを特徴としてもよい。
【００１０】
他方、本発明にかかるホットスタンプ金型の製造方法は、
冷却路を備えるホットスタンプ金型の製造方法であって、
複数の断面円形状体を前記冷却路に充填するステップと、
前記複数の断面円形状体同士の間隙、又は、前記冷却路の内壁と前記複数の断面円形状体との間隙に、粉体を充填するステップと、
前記冷却路に溶湯を鋳込むステップと、を含み、
前記粉体は、前記溶湯の熱に耐えられることを特徴とする。
【００１１】
このような製造方法により、高い冷却効率を有するホットスタンプ金型を提供することができる。
【００１２】
また、前記粉体は砂であることを特徴としてもよい。また、前記断面円形状体は、球状体であることを特徴としてもよい。
【００１３】
他方、本発明にかかるホットスタンプ金型の製造方法は、
冷却路を有するダイを備えるホットスタンプ金型の製造方法であって、
複数の断面円形状体を前記冷却路に充填するステップと、
複数の断面円形状体をフタと前記ダイとの間に挟み込むように、前記フタを前記ダイに固定するステップと、を含む。
【００１４】
このような製造方法により、高い冷却効率を有するホットスタンプ金型を提供することができる。
【００１５】
また、前記断面円形状体は、球状体であることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、高い冷却効率を有するホットスタンプ金型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の上面図である。
【図２】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の断面図である。
【図３】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の要部の底面図である。
【図４】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を表す模式図である。
【図６】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を表す模式図である。
【図７】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を表す模式図である。
【図８】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を表す模式図である。
【図９】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を表す模式図である。
【図１０】第２実施形態にかかるホットスタンプ金型の断面図である。
【図１１】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を示すフローチャートである。
【図１２】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を表す模式図である。
【図１３】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を表す模式図である。
【図１４】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を表す模式図である。
【図１５】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を表す模式図である。
【図１６】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を表す模式図である。
【図１７】第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の変形例の断面図である。
【図１８】他の実施形態にかかるホットスタンプ金型の断面図である。
【図１９】他の実施形態にかかるホットスタンプ金型の要部の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
図１〜３、１７を用いて、第１実施形態にかかるホットスタンプ金型について説明する。図１は第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の上面図を示す。図２は第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の断面図を示す。図３は第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の要部の底面図を示す。なお、図１及び図３は第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の断面図でもあるので、図１及び図３では、図２の示す断面を指示する断面指示線を記載した。また、図３ではボルト４１（後述）の描画を省略している。図１７は、第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の変形例の断面図である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、ホットスタンプ金型１は、ダイ２と、球状体３と、フタ４と、冷却路５と、を備える。ホットスタンプ金型１は、ホットスタンプ法による成形を行うために使用される。なお、ホットスタンプ法は、熱間プレス法、ホットフォーミング法、ホットスタンピング法、ダイクエンチ法など多様な名称で呼ばれる。
【００２０】
ダイ２は、上側主面に成形部２１と、下側主面に凹部２２とを備える板状体である。ダイ２は、ホットスタンプ金型として必要な機械的強度を有する材料からなる。このような材料として、例えば、ＳＫ材、ＳＫＳ材、ＳＫＤ材、工具鋼、ステンレス鋼がある。成形部２１は、プレス成形時において鋼板に転写される形状を有する。凹部２２は、冷却路５の内壁の一部を構成する。
【００２１】
球状体３は、図２及び図３に示すように、ダイ２の凹部２２に詰めるように配置されている。球状体３は、例えば、所定の強度及び熱伝導性を有する材料からなる。このような材料としては、例えば、鉄、アルミニウム、銅などの金属、又は、これらの合金、プラスチックなどが挙げられる。複数の球状体３同士は、少なくとも冷却媒体が通過できる程度の間隙を有する。また、複数の球状体３のうち、ダイ２の凹部２２に接触する球状体３は、凹部２２との間に、少なくとも冷却媒体が通過できる程度の間隙を有する。また、複数の球状体３同士は一体化していると好ましい。また、複数の球状体３のうち、ダイ２の凹部２２に接触する球状体３は、凹部２２と一体化していると好ましい。
【００２２】
フタ４は、成形部２１を有する面以外のダイ２の面に設けられる。フタ４は、例えば、図２に示すように、凹部２２を塞ぐように、ダイ２の下側主面に、ボルト４１で締結されている。フタ４は、冷却媒体からの圧力に耐えるのに必要な機械的強度を有する板状体である。なお、フタ４は、ボルト４１による締結の代わりに、溶接することで、ダイ２の下側主面に設けられてもよい。フタ４を溶接してダイ２の下側主面に設けると、冷却媒体が冷却路５から外部へ漏出することを防止できる。また、フタ４は、平板である必要は無く、様々な形状の板状体を利用することができる。フタ４として、例えば、図１７に示すように、凹部２２から離間する方向に張り出すような内側主面４３を有する板状体を利用してもよい。
【００２３】
フタ４と凹部２２とに囲まれる空間は、冷却路５として機能する。冷却路５は、冷却媒体供給部６に接続されて、冷却媒体を供給される。冷却媒体としては、例えば、水や油などの液体、空気などの気体、気体と液体とを混在するミストを用いることができる。ダイ２、球状体３及びフタ４の材料に応じて、冷却媒体の成分を調整してもよい。
【００２４】
以上、本実施形態によれば、冷却媒体を冷却路５に流すと、冷却媒体が、複数の球状体３同士の間隙、及び、球状体３と凹部２２との間隙を通過して、大きい表面積でホットスタンプ金型１と接触することができ、熱を球状体３及びダイ２から効率良く奪うことができる。これにより、ホットスタンプ金型１、特にダイ２自体を効率良く冷却することができる。つまり、ホットスタンプ金型１は高い冷却効率を有するのである。
【００２５】
ところで、一般的に、多くの冷却路をホットスタンプ金型に設置すると、ホットスタンプ金型の機械的強度が減じて、ホットスタンプ金型として必要な機械的強度が維持できなくなるおそれがある。本実施形態によれば、複数の球状体３がプレス成形時にかかる成形力を受けることができる。これにより、複数の球状体３がホットスタンプ金型１を補強して、ホットスタンプ金型１はホットスタンプ金型として必要な機械的強度をより確実に維持することができる。
【００２６】
さらに、複数の球状体３同士、及び、球状体３と冷却路５の内壁とが一体化していると、ホットスタンプ金型１は、複数の球状体３を冷却路５に容易に固定することができる。冷却媒体を冷却路５に流しても、複数の球状体３が流されることなく、冷却路５に安定して留まることができる。また、これらの一体化は、複数の球状体３同士の熱伝導、及び、球状体３とダイ２との熱伝導を良好にし得て、ホットスタンプ金型１の冷却効率を高め得る。
【００２７】
（第１の製造方法）
次に、図４を参照しつつ、図５〜１０を用いて第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法について説明する。図４は、第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を示すフローチャートである。図５〜１０は、第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法の模式図を示す。
【００２８】
図５に示すように、球状体３をダイ２の凹部２２に詰める（球状体充填ステップＳ１）。詳細には、作業性のため、ダイ２を凹部２２の開口部２４を上方に向けて配置して、複数の球状体３を凹部２２に詰め込む。
【００２９】
次いで、図６に示すように、砂８を球状体３の間に詰める（砂充填ステップＳ２）。なお、砂８の代わりに、次工程の鋳造ステップＳ３で与えられる熱に耐えられる程度の耐火性を有する粉体を利用してもよい。このような粉体としては、例えば、セラミックス粒子からなる粉体、鋳物砂が挙げられる。
【００３０】
次いで、図７に示すように、凹部２２に溶湯を鋳込んで、鋳造部２３を形成する（鋳造ステップＳ３）。ここでは、鋳造し易くするために、型部９をダイ２の周縁に設置している。ここで、溶湯が複数の球状体３に熱を与えて、複数の球状体３は互いに焼き付くなどして一体化する。鋳造部２３は、例えば、ダイ２と同種類の材料を用いることができる。
【００３１】
次いで、図８に示すように、鋳造部２３を機械加工して除去する（機械加工ステップＳ４）。除去後、砂８を凹部２２から排出すると好ましい。
【００３２】
最後に、図９に示すように、フタ４をボルト４１でダイ２の下側主面に締結する。（冷却路内壁形成ステップＳ５）。これにより、フタ４と凹部２２とが所定の空間を囲む。この空間は冷却路５として機能する。換言すると、フタ４と凹部２２とが冷却路５の内壁を構成する。
【００３３】
以上のステップを経ると、ホットスタンプ金型１（図１参照）を製造することができる。
【００３４】
なお、上記したステップのうち、必要に応じて、冷却路内壁形成ステップＳ５を省略してもよい。
【００３５】
ところで、冷却路を備えるホットスタンプ金型の一つの例として、複数の部材を重層して拡散接合法で接合することで、冷却路の経路を複雑化させたホットスタンプ金型がある。このような拡散接合法によるホットスタンプ金型は高い冷却効率を有する。しかし、複数の部材を加工して、これを拡散接合法で接合して製造するため、そのコストが高く、接合箇所の強度が弱かった。一方、上記した実施形態によれば、鋳造と機械加工とのそれぞれ１工程を経るだけで、ホットスタンプ金型を得ることができる。つまり、本実施形態によるホットスタンプ金型は、上記した拡散接合法によるホットスタンプ金型と比較して、低いコストで製造できる。また、本実施形態によるホットスタンプ金型は、接合箇所のように強度の低い箇所を有しておらず、均一である。
【００３６】
（第２の製造方法）
次に、図１１を参照しつつ、図１２〜１７を用いて第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法について説明する。図１１は、第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法を示すフローチャートである。図１２〜１６は、第１実施形態にかかるホットスタンプ金型の製造方法の模式図を示す。
【００３７】
図１２に示すように、直方体状の鋼材２０を切削加工して、凹部２２を形成する（凹部加工ステップＳ２１）。鋼材２０は、ダイ２と同様に、ホットスタンプ金型として必要な機械的強度を有する材料からなる。
【００３８】
次いで、図１３に示すように、球状体充填ステップＳ１と同様に、球状体３を鋼材２０の凹部２２に詰める（球状体充填ステップＳ２２）。ここでは、球状体３を凹部２２から溢れるように詰めると好ましい。
【００３９】
次いで、図１４に示すように、冷却路内壁形成ステップＳ５と同様に、フタ４をボルト４１で鋼材２０に締結する（冷却路内壁形成ステップＳ２３）。これにより、フタ４と凹部２２とが所定の空間を囲む。この空間は冷却路５として機能する。換言すると、フタ４と凹部２２とが冷却路５の内壁を構成する。また、複数の球状体３はフタ４と鋼材２０とに挟まれて、圧縮力を受け得る。この圧縮力により、複数の球状体３同士は一体化してもよい。また、複数の球状体３と冷却路５の内壁とが一体化してもよい。また、フタ４が凹部２２から離間する方向に張り出して変形しても構わない。つまり、フタ４の外側主面４２及び内側主面４３は、凹部２２から離間する方向に張り出す曲面を有してもよい。
【００４０】
次いで、図１５に示すように、フタ４の外側主面４２を機械加工して平面化する（フタ機械加工ステップＳ２４）。ここで、外側主面４２は平面状に加工される。
【００４１】
次いで、図１６に示すように、鋼材２０を切削加工して、成形部２１を形成する（成形部加工ステップＳ２５）。詳細には、作業性のため、フタ４の外側主面４２を下方に向けて配置して、切削加工する。ここで、鋼材２０はダイ２に加工される。
【００４２】
以上のステップを経ると、図１７に示すようなホットスタンプ金型１が得られる。
【００４３】
なお、上記した冷却路内壁形成ステップＳ２３では、フタ４を凹部２２から離間する方向に張り出すように変形させたが、フタ４を変形させることなく平板のままであってもよい。冷却路内壁形成ステップＳ２３において、フタ４を平板のまま、フタ４をボルト４１でダイ２の下側主面に締結した場合、図２に示すように、平板状のフタ４を備えるホットスタンプ金型１が得られる。また、この場合、フタ機械加工ステップＳ２４を省略してもよい。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、図１０を用いて第２実施形態にかかるホットスタンプ金型について説明する。図１０は、第２実施形態にかかるホットスタンプ金型の断面図を示す。第２実施形態にかかるホットスタンプ金型は、第１実施形態にかかるホットスタンプ金型１と比較して、フタのみ異なる。その他の構成については共通するため、同一の符号を付して説明する。
【００４５】
ホットスタンプ金型２０１は、フタ２０４を含む。フタ２０４は、凹部２２の開口部２４と同じ又はほぼ同じ形状を有する。フタ２０４は、冷却媒体供給部６などに支持されて、開口部２４を塞ぐように配置されている。ホットスタンプ金型２０１は、支持台２０７に支持されている。
【００４６】
以上、第２実施形態によれば、ホットスタンプ金型２０１は、ホットスタンプ金型１と同様に、高い冷却効率を有する。第２実施形態によれば、複数の球状体３のうち多くがプレス成形時にかかる成形力を受けることができる。これにより、複数の球状体３の多くが冷却路５を補強して、ホットスタンプ金型２０１は、ホットスタンプ金型として必要な機械的強度を維持することができる。なお、第１実施形態にかかるホットスタンプ金型１は、ホットスタンプ金型２０１と比較して、補強の効果が大きい。
【００４７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【００４８】
例えば、上記した第１実施形態及び第２実施形態では、フタ４をダイ２の下側主面に固定したが、ホットスタンプ金型１を下型に直置してもよい。つまり、ホットスタンプ金型１を下型に直置きすることで、下型と凹部２２とが所定の空間を囲む。この空間は冷却路５として機能する。換言すると、下型と凹部２２とが冷却路５の内壁を構成する。
【００４９】
また、上記した第１実施形態及び第２実施形態では、フタ４をダイ２の下側主面に固定したが、フタ４を省略しつつ上方へ冷却媒体を吹き出すことのできる冷却媒体噴出部を、ダイ２の下側主面下方に設置してもよい。このような冷却媒体噴出部の設置によれば、球状体３及び凹部２２を冷却媒体に常時接触させることができ、ダイ２を冷却することができる。
【００５０】
さらに、図１８及び１９を用いて他の実施形態にかかるホットスタンプ金型について説明する。図１８は、他の実施形態にかかるホットスタンプ金型の断面図である。図１９は、他の実施形態にかかるホットスタンプ金型の要部の底面図である。
【００５１】
図１８に示すように、冷却媒体供給部６をダイ２の内部を通過するように設置してもよい。冷却媒体供給部６は、凹部２２の側壁から冷却路５に冷却媒体を供給する。これによれば、冷却媒体供給部６をダイ２の内部に通過させるので、冷却媒体がダイ２とより大きな表面積で接触するので、ホットスタンプ金型の冷却効率を高め得る。また、冷却媒体供給部６をダイ２の内部に収容されるので、ホットスタンプ金型を小型化し得る。
【００５２】
また、図１９に示すように、冷却媒体供給部６１及び冷却媒体排出部６２を、冷却路５の長手方向に沿うように冷却路５の両端にそれぞれ設置してもよい。冷却媒体供給部６１は冷却媒体を冷却路５の一端に供給する。冷却媒体排出部６２は冷却媒体を冷却路５の他端から外部へ排出させる。これによれば、冷却媒体を冷却路５全体に均一に流し得て、ホットスタンプ金型の冷却効率を高め得る。また、冷却媒体供給部６１をダイ２の内部に収容されるので、ホットスタンプ金型を小型化し得る。
【００５３】
また、上記した第１実施形態及び第２実施形態では、球状体３を凹部２２に配置したが、球状体３の代わりに、断面円形状体を冷却路５の長手方向に沿って、凹部２２に複数配置してもよい。断面円形状体は、円形状の断面形状を少なくとも一部に有する物体である。断面円形状体として、例えば、円柱体、回転楕円体が挙げられる。
【符号の説明】
【００５４】
１、２０１  ホットスタンプ金型、      ２  ダイ、      ３  球状体、      
４、２０４  フタ、      ５  冷却路、      ６、６１  冷却媒体供給部、      
６２  冷却媒体排出部、      ８  砂、      ９  型部、      ２０７  支持台、      
２１  成形部、      ２２  凹部、      ２３  鋳造部、      ２４  開口部、      
４１  ボルト
【図１】
2014240085.tif 000003
【図２】
2014240085.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014240085.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2014240085.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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