(57)【要約】【課題】ワークの移動を防止可能なプレス成形用金型を提供する。【解決手段】ポンチ３に対応する形状の凹部５を成形型１の成形面に有し、該成形面上に置かれたワーク４を、凹部５の周辺においてパット２で押さえながらポンチで押圧することによりプレス成形するプレス成形用金型であって、凹部５の周囲の少なくともパット２でワーク４を押圧する部位について、粒状メッキ処理により形成された微小凹凸層６がパット２と成形型１の少なくとも一方に設けられていることを特徴とするプレス成形用金型。好ましくは、微小凹凸層６は、平均で高さ０．０１〜０．０６ｍｍの凹凸を有し、ケイ弗化クロムメッキ液を用いて形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンチに対応する形状の凹部を成形型の成形面に有し、該成形面上に置かれたワークを、該凹部の周辺においてパットで押さえながらポンチで押圧することによりプレス成形するプレス成形用金型であって、前記凹部の周囲の少なくともパットでワークを押圧する部位について、粒状メッキ処理により形成された微小凹凸層がパットと成形型の少なくとも一方に設けられていることを特徴とするプレス成形用金型。
【請求項２】
前記微小凹凸層は、平均で高さ０．０１〜０．０６ｍｍの凹凸を有することを特徴とする、請求項１記載のプレス成形用金型。
【請求項３】
前記粒状メッキ処理は、ケイ弗化クロムメッキ液を用いて行われることを特徴とする、請求項１記載のプレス成形用金型。
【請求項４】
前記ケイ弗化クロムメッキ液は、１Ｌ当り、無水クロム酸２００〜３００ｇ、ケイ弗化ナトリウム１〜８ｇ、および硫酸０．５〜１．５ｇを含有してなり、かつ前記粒状メッキ処理は、メッキ液温度４０〜５０℃、電流密度１００〜１５０Ａ／ｄｍ２、およびメッキ時間３〜１０分の条件で行われることを特徴とする、請求項３記載のプレス成形用金型。
【請求項５】
前記凹部の周囲の成形面は、互いに平行な複数本の溝と、互いに平行な複数本のもう一つの溝とを、互いに異なる方向に延びて形成してなることを特徴とする、請求項１記載のプレス成形用金型。
【請求項６】
ポンチに対応する形状の凹部を成形型の成形面に有し、該成形面上に置かれたワークを、該凹部の周辺においてパットで押さえながらポンチで押圧することによりプレス成形するプレス成形用金型を製造する方法であって、前記凹部の周囲の成形面において、少なくともパットでワークを押圧する部位について、パットと成形型の少なくとも一方に微小凹凸層を粒状メッキ処理により形成することを特徴とするプレス成形用金型の製造方法。
【請求項７】
前記粒状メッキ処理は、ケイ弗化クロムメッキ液を用いて行われ、前記ケイ弗化クロムメッキ液は、１Ｌ当り、無水クロム酸２００〜３００ｇ、ケイ弗化ナトリウム１〜８ｇ、および硫酸０．５〜１．５ｇを含有してなり、かつ前記粒状メッキ処理は、メッキ液温度４０〜５０℃、電流密度１００〜１５０Ａ／ｄｍ２、およびメッキ時間３〜１０分の条件で行われることを特徴とする、請求項６記載のプレス成形用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、プレス成形時に生じるワークの移動を防止することが可能なプレス成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板状のワークをプレス成形するには、所定形状の凹部を有する成形型の成形面上にワークを置き、該凹部の周辺においてワークをパットにより該成形型へと押し当てて固定し、そして該凹部に対応する形状を有するポンチを押圧してワークを塑性変形させる。このようなプレス成形で問題となるのは、該凹部内にワークが移動する、所謂ずれ込みが生じることである。ずれ込みは、成形して得られるプレス成形品の精度、プレス成形品の表面品質等に影響する他、成形型およびポンチの寿命を短縮して補修に要する費用を高騰させる。
【０００３】
ワークの移動を防止する手段の一つとして、プレス成形時におけるパットの押圧力を高めることが挙げられる。しかしながら、パットの押圧力は、ワークの移動方向に対し垂直の方向に働くので、移動を防止するには膨大な押圧力を加える必要がある。またワークの移動を実質的に全て防止するのは不可能であった。また、成形型とパットとの間の間隔を厳密に管理することによってもワークの移動を防止できるが、このような管理は金型構造の複雑化や調節作業の熟練を要し、金型の生産コストの高騰をも招く。
【０００４】
金属の冷間加工やプレス加工の際に発生する焼付疵、および該焼付疵発生防止のために用いる潤滑油により発生するスリップを防止した金属加工用工具として、平滑な表面に、多数個の小さな窪みをつけた塑性加工用工具であって、前記それぞれの窪みの大きさが直径５〜５０μｍで深さ０．５〜５μｍであり、これらの窪みの合計面積が窪みをつける前の工具表面の面積に対して５〜５０％である金属の塑性加工用工具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２６８８０８号公報（第１〜５頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、プレス成形時に発生する金型凹部内へのワークの移動を防止することが可能で、しかも簡単な構成かつ安価なプレス成形用金型を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係るプレス成形用金型は、ポンチに対応する形状の凹部を成形型の成形面に有し、該成形面上に置かれたワークを、該凹部の周辺においてパットで押さえながらポンチで押圧することによりプレス成形するプレス成形用金型であって、前記凹部の周囲の少なくともパットでワークを押圧する部位について、粒状メッキ処理により形成された微小凹凸層がパットと成形型の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする。
本発明では、凹部周囲のパットと成形型の少なくとも一方に微小凹凸層を設けたことにより、該微小凹凸層の凹凸がワークと引っ掛かり係合し、ワークの凹部内への移動を防止できる。
【０００８】
本願請求項２に係るプレス成形用金型は、請求項１記載のプレス成形用金型において、前記微小凹凸層は、平均で高さ０．０１〜０．０６ｍｍの凹凸を有することを特徴とする。
本発明では、微小凹凸層の凹凸の高さを上記の範囲内とすることにより、プレス成形品の外観品質を損なうことなく、ワークの移動を防止できる。
【０００９】
本願請求項３に係るプレス成形用金型は、請求項１記載のプレス成形用金型において、前記粒状メッキ処理は、ケイ弗化クロムメッキ液を用いて行われることを特徴とする。
本発明のプレス成形用金型が有する微小凹凸層は、ケイ弗化クロムメッキ液を用いた粒状メッキ処理により好ましく形成することができる。
【００１０】
本願請求項４に係るプレス成形用金型は、請求項３記載のプレス成形用金型において、前記ケイ弗化クロムメッキ液は、１Ｌ当り、無水クロム酸２００〜３００ｇ、ケイ弗化ナトリウム１〜８ｇ、および硫酸０．５〜１．５ｇを含有してなり、かつ前記粒状メッキ処理は、メッキ液温度４０〜５０℃、電流密度１００〜１５０Ａ／ｄｍ２、およびメッキ時間３〜１０分の条件で行われることを特徴とする。
本発明では、ケイ弗化クロムメッキ液の組成および粒状メッキ処理を行う条件を上記の通りとすることにより、凸部の高さ、硬度等の要件を満たした微小凹凸層を形成することができる。
【００１１】
本願請求項５に係るプレス成形用金型は、請求項１記載のプレス成形用金型において、前記凹部の周囲の成形面は、互いに平行な複数本の溝と、互いに平行な複数本のもう一つの溝とを、互いに異なる方向に延びて形成してなることを特徴とする。
本発明では、プレス成形用金型の成形面に、ワークが移動方向と交差する二方向に溝を設けたことにより、確実にワークの移動を防止することができる。
【００１２】
また本願請求項６に係るプレス成形用金型の製造方法は、ポンチに対応する形状の凹部を成形型の成形面に有し、該成形面上に置かれたワークを、該凹部の周辺においてパットで押さえながらポンチで押圧することによりプレス成形するプレス成形用金型を製造する方法であって、前記凹部の周囲の成形面において、少なくともパットでワークを押圧する部位について、パットと成形型の少なくとも一方に微小凹凸層を粒状メッキ処理により形成することを特徴とする。
【００１３】
本願請求項７に係るプレス成形用金型の製造方法は、請求項６記載の製造方法において、前記粒状メッキ処理は、ケイ弗化クロムメッキ液を用いて行われ、前記ケイ弗化クロムメッキ液は、１Ｌ当り、無水クロム酸２００〜３００ｇ、ケイ弗化ナトリウム１〜８ｇ、および硫酸０．５〜１．５ｇを含有してなり、かつ前記粒状メッキ処理は、メッキ液温度４０〜５０℃、電流密度１００〜１５０Ａ／ｄｍ２、およびメッキ時間３〜１０分の条件で行われることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、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は、本発明のプレス成形用金型の模式図である。
【００１５】
図１に図示するプレス成形用金型は、成形型１と、パット２と、ポンチ３からなり、板状のワーク４をプレス成形するものである。該プレス成形用金型では、成形型１の成形面側にポンチ３に対応する形状の凹部５が設けられ、成形面上に置かれたワーク６は凹部５の周囲でパット２により成形型１に押さえ付けられて固定される。ここで、本発明のプレス成形用金型の特徴は、パット２によりワーク６を押さえ付ける部位において、パット２と成形型１の何れか一方に粒状メッキ処理により微小凹凸層６が形成されていることである。
【００１６】
該装置において、パット２での押圧により成形型１とパット２とでワーク４を狭持すると、該押圧力で微小凹凸層６の凹凸がワーク４を変形させ、ワーク４の移動方向に対し垂直な方向への抵抗となる。微小凹凸層６を有しないものと比較した場合、本発明のプレス成形用金型では、ワーク４が成形型１と微小凹凸層６の凸部でのみ接触しているため、パッド２で加える押圧力は同じであっても、ワーク４に加わる単位面積当りの押圧力は大きくなり、ワーク４の移動を有効に防止することができる。
【００１７】
微小凹凸層６の凹凸の高さは０．０１〜０．０６ｍｍとすることが好ましい。凹凸の高さが０．０１ｍｍ未満では、微小凹凸層６による滑り止め効果が的確に表れず、また凹凸の高さが０．６ｍｍを超えると、ワーク成形後に成形面に塗装する場合でも目視できる程の大きな転写疵が残り、外観品質上好ましくない。
【００１８】
微小凹凸層６は粒状メッキ処理により形成される。粒状メッキ処理とは、以前は注目されていなかった条件を適宜調節することにより、メッキ面に高い硬度を有する巨大な粒状の金属を成長させるメッキ処理である。該条件とは、メッキ液温度、電流密度等であり、好ましくはケイ弗化クロムメッキ液を用いて行われる。
【００１９】
前記ケイ弗化クロムメッキ液の組成は、好ましくは、１Ｌ当り、無水クロム酸２００〜３００ｇ、ケイ弗化ナトリウム１〜８ｇ、および硫酸０．５〜１．５ｇを含有するものである。そして該メッキ液を用い、メッキ液温度４０〜５０℃、電流密度１００〜１５０Ａ／ｄｍ２、およびメッキ時間３〜１０分の条件でメッキ処理を行うことが好ましい。このようなメッキ処理により得られる微小凹凸層６の物性は例えば、メッキ厚１０〜４０μｍ、メッキ硬度１０００〜１１００ＨＶ、メッキ粒状径１０〜３０μｍ、表面粗さ１０〜３０μｍＲｙとなり、またプレス成形用金型に対する密着力も大きいので、プレス成形用金型に形成する微小凹凸層６として要求される特性を十分に満足するものである。
【００２０】
微小凹凸層６を形成するための粒状メッキ処理は、通常のメッキ処理と同様の工程にて行うことができる。即ち、始めに粒状メッキ処理を施すプレス成形用金型の表面を脱脂し、粒状メッキ処理を行わない表面をマスキングする。次いで、プレス成形用金型を治具にセットし、また陽極および陰極をセットした後、例えば上記の組成を有するケイ弗化クロムメッキ液に浸漬する。所定時間の通電を行い、プレス成形用金型をメッキ液から取り出し、水洗、治具の除去を行い、そして乾燥すると粒状メッキ処理により微小凹凸層６が形成される。
【００２１】
また、微小凹凸層６は、図２に図示するように複数のメッキ層より構成することもできる。図２に図示する態様では、平滑な下側メッキ層７１と、粒状メッキ処理により形成され凹凸を有する上側メッキ層７２とからなる。微小凹凸層６を二つのメッキ層より構成することにより、粒状メッキ処理のみで形成した場合よりも、プレス成形用金型や微小凹凸層６の耐久性を向上させることができる。
【００２２】
プレス成形用金型の成形面には、微小凹凸層６に加えて通常の機械加工によって形成した溝を設けることもできる。該溝は、互いに平行な複数本の溝と、互いに平行な複数本のもう一つの溝とを、互いに異なる方向に延びて形成してなる。ワーク４の移動方向と平行な方向に延設した溝はワーク４の移動に対して僅かな抵抗しか有さないので、該溝はワーク４の移動方向に略垂直な方向に延設することが好ましい。
【００２３】
溝を形成する具体的な態様を、凹部５を中心とした成形型１の上面図である図３で図示する。図３（ａ）で図示する態様では、互いに直交する縦溝８１および横溝８２が成形型１の成形面に形成されている。各溝の間隔は例えば２ｍｍである。一方、図３（ｂ）で図示する態様では、溝８３は、凹部５の外周の形状と相似な形状を有し、凹部５の周囲に環状に形成されている。ワーク４の移動方向は凹部５を中心として放射状に広がる方向であるので、溝８３は、ワーク４の全ての移動方向に対して垂直に設けられていることとなり、ワーク４の移動を防止する効果が特に高い。また、ショットブラスト、セラミック溶射、パターンメッキ、レーザー溶射等で形成することができる。
【００２４】
本発明のプレス成形用金型を用いるプレス成形では、先ず、ワーク４の裏面が成形型１の成形面側となるように、ワーク４を成形型１上に置き、そしてワーク４をパット２で押さえ付けてプレス成形用金型に固定し、ポンチ３によりワーク４を押圧してワーク４を塑性変形させる。この際、ワーク４はプレス成形用金型の微小凹凸層６の凸部とのみ接触しているため、ワーク４に加わる単位面積当りの押圧力は従来と比較して各段に大きくなる。ポンチ３が下降するにつれてワーク４を凹部５内へ移動させる力が生じるが、微小凹凸層６の凸部とワーク４との引っ掛かり係合が生じるため、ワーク４の移動は抑制される。なお、微小凹凸層６はワーク４の裏面に転写疵を生じるが、表面には影響が無いため、ワーク４の外観品質には影響しない。
【００２５】
【実施例】
実施例１および２
以下の表に示す組成のメッキ液およびメッキ条件を用いる粒状メッキ処理により、成形型の表面に微小凹凸層を形成した。
形成した微小凹凸層について、その顕微鏡写真を撮影した。図４は実施例１で形成した微小凹凸層の顕微鏡写真であり、また図５は図４の顕微鏡写真の模式図であり、一方、図６は実施例２で形成した微小凹凸層の顕微鏡写真であり、また図７は図６の顕微鏡写真の模式図である。また、形成した微小凹凸層が有する粒子の直径を決定し、またメッキ厚を電磁式膜厚計により測定した。
次いで、双方の成形型を用いてプレス成形を行い、プレス成形の際のワークの移動および成形後のワークの表面性状について評価した。結果を表１に示す。
【表１】
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【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、パットでワークを押圧して固定する部分について、プレス成形用金型の成形面に微小凹凸層を設けたことにより、プレス成形の条件を厳密に制御せずとも、凹部内へのワークの移動、所謂ずれ込みを防止できる。該微小凹凸層は粒状メッキ処理で形成できるため、プレス成形用金型は簡単な構成であり、安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、プレス成形時における本発明のプレス成形用金型の断面図である。
【図２】図２は、微小凹凸層の一態様を図示する断面図である。
【図３】図３は、成形型の凹部およびその周囲を示す上面図である。
【図４】図４は、実施例１で形成した微小凹凸層の顕微鏡写真である。
【図５】図５は、図４の顕微鏡写真の模式図である。
【図６】図６は、実施例２で形成した微小凹凸層の顕微鏡写真である。
【図７】図７は、図６の顕微鏡写真の模式図である。
【符号の説明】
１    成形型
２    パット
３    ポンチ
４    ワーク
５    凹部
６    微小凹凸層
【図１】
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【図２】
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【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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