CN109195723B - 模具、模具装置以及工件的冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模具、模具装置以及工件的冷却方法，在该模具中，在下模或上模的至少任一方形成有向凹部的内侧空间供给液体制冷剂的制冷剂供给通路部，并且，在该模具形成有使凹部的内侧空间内的空气向上方排出的放气通路部。

Description

模具、模具装置以及工件的冷却方法

技术领域

本发明涉及用于在对已被加热的工件进行冲压或约束的状态下进行淬火的模具、具备该模具的模具装置、以及使用该模具的工件的冷却方法。

背景技术

以往，已知一种用于在对已被加热的工件进行冲压的状态下进行淬火的模具。这种模具在例如日本专利特开2005-169394号公报中被公开。

在日本专利特开2005-169394号公报中，公开了一种对已被加热的金属板材进行冲压成型的热压装置。在该热压装置中，在上模或下模中的任一方设有向模具的成形面喷出水等冷却介质的喷出孔，通过从喷出孔喷出的冷却介质，已被加热的进行冲压加工后的成形品在被冲压的状态下被强制冷却。

专利文献

专利文献1：日本专利特开2005-169394号公报

发明内容

然而，在日本专利特开2005-169394号公报的热压装置中，当冷却介质贮留于配置有进行冲压加工后的成形品的空间时，由于空气无法从配置有成形品的空间排出并滞留，因此认为会出现空气与成形品持续接触的情况。在这种情况下，由于在空气所接触的部分中、利用冷却介质进行的冷却无法充分地进行，因此难以对成形品进行均匀的冷却。应予说明，当已被加热的成形品(工件)未被均匀地冷却时，会导致在成形品(工件)中出现硬度差等。

本发明是为了解决上述问题而完成的，本发明的一个目的在于提供一种当在对已被加热的工件进行冲压或约束的状态下进行冷却时，可均匀地对工件进行冷却的模具、具备该模具的模具装置、以及使用该模具的工件的冷却方法。

为了达到上述目的，本发明的第一技术方案中的模具为用于在对已被加热的工件进行冲压或约束的状态下进行冷却的模具，其具备下模和上模，在该下模的成形面形成有积存有对工件进行冷却的液体制冷剂的凹部，且工件整体配置于凹部的内侧空间内，在该上模的成形面形成有与下模的凹部对应的凸部，在下模或上模的至少任一方形成有向凹部的内侧空间供给液体制冷剂的制冷剂供给通路部，在该模具形成有使凹部的内侧空间内的空气向上方排出的放气通路部。应予说明，在本发明中，“成形面”为上模以及下模中彼此相对的面，也是与工件接触而进行冲压或约束的面。

在本发明的第一技术方案的模具中，如上所述，下模的凹部形成为使工件整体配置于凹部的内侧空间内，且在下模或上模的至少任一方形成向凹部的内侧空间供给液体制冷剂的制冷剂供给通路部。由此，能够使工件整体可靠地浸泡于液体制冷剂，并且，能够抑制空气与工件接触。此外，通过在模具形成使凹部的内侧空间内的空气向上方排出的放气通路部，随着在内侧空间内配置有处于被冲压或约束的状态的工件整体的凹部被液体制冷剂充满，能够经由放气通路部使凹部的内侧空间内的空气向上方排出，因此，与空气滞留于凹部的内侧空间内的情况不同，不会阻碍液体制冷剂向工件表面的供给。其结果为，在对已被加热的工件进行冲压或约束的状态下进行冷却时，能够均匀地对工件进行冷却。

本发明的第二技术方案的模具装置具备模具、泵和控制部，该模具为第一技术方案中的模具，该泵用于向模具的制冷剂供给通路部供给液体制冷剂，该控制部通过控制泵而对液体制冷剂的供给进行控制。

本发明的第二技术方案的模具装置具备第一技术方案中的模具，因此，与第一技术方案同样地，在对已被加热的工件进行冲压或约束的状态下进行冷却时，能够均匀地对工件进行冷却。此外，通过利用控制部对液体制冷剂的供给进行控制，能够在经由放气通路部使凹部的内侧空间内的空气向上方排出的同时，对凹部内的液体制冷剂的流动进行调整。由此，能够可靠地进行利用液体制冷剂对工件的冷却。

在本发明的第三技术方案的工件的冷却方法中，将工件整体配置于形成于下模的成形面的凹部的内侧空间内，通过具备下模、和在成形面形成有与下模的凹部对应的凸部的上模的模具对工件进行冲压或约束，并经由形成于下模或上模的至少任一方的制冷剂供给通路部，通过泵向凹部的内侧空间供给液体制冷剂，并且，经由放气通路部，使凹部的内侧空间内的空气向上方排出，并将已被加热的工件整体浸泡于充满凹部的液体制冷剂内，从而对工件进行冷却。应予说明，“将工件整体配置于形成于下模的成形面的凹部的内侧空间内”的工序、“通过具备下模、和在成形面形成有与下模的凹部对应的凸部的上模的模具对工件进行冲压或约束”的工序、和“经由形成于下模或上模的至少任一方的制冷剂供给通路部，通过泵向凹部的内侧空间供给液体制冷剂，并且，经由放气通路部，使凹部的内侧空间内的空气向上方排出”的工序的顺序，并不特别限定于上述所记载的顺序。此外，在“通过模具对工件进行冲压或约束”的工序中，对于不需要变形的部分或不需要进行约束的部分，也可不通过模具进行冲压或约束。也就是说，不需要对工件整体通过模具进行冲压或约束，也可仅对工件的一部分通过模具进行冲压或约束。

在本发明的第三技术方案的工件的冷却方法中，经由形成于下模或上模的至少任一方的制冷剂供给通路部，通过泵向凹部的内侧空间供给液体制冷剂，并且，经由放气通路部，使凹部的内侧空间内的空气向上方排出，并将已被加热的工件整体浸泡于充满凹部的液体制冷剂内，从而对工件进行冷却。由此，与上述第一技术方案同样地，在对已被加热的工件进行冲压或约束的状态下进行冷却时，能够均匀地对工件进行冷却。此外，通过泵向凹部的内侧空间供给液体制冷剂，能够对内侧空间中的空气进行排出，并对液体制冷剂的流速进行控制，因此，能够更有效地对工件进行冷却。

根据本发明，如上所述，能够提供一种在对已被加热的工件进行冲压或约束的状态下对其进行冷却时，可均匀地对工件进行冷却的模具、具备该模具的模具装置、以及使用该模具的工件的冷却方法。

附图说明

图1为本发明的第一实施方式的模具装置(模具)的立体图。

图2为本发明的第一实施方式的模具装置的方框图。

图3为本发明的第一实施方式的模具中的下模的平面图。

图4为沿图3的600-600线的剖视图。

图5为沿图3的610-610线的剖视图。

图6为本发明的第一实施方式的模具中的上模的平面图。

图7为沿图6的620-620线的剖视图。

图8为沿图6的630-630线的剖视图。

图9为对本发明的第一实施方式的模具中的底面以及突出面的状态进行放大表示的平面图。

图10为沿图9的640-640线的剖视图。

图11为用于说明在本发明的第一实施方式的模具装置的工件的冷却方法中对工件进行冲压或约束之前的状态的剖视图。

图12为用于说明在本发明的第一实施方式的模具装置的工件的冷却方法中处于被冲压或约束的状态的工件的冷却的剖视图。

图13为用于说明本发明的第一实施方式的模具装置的工件的冷却方法的放大剖视图。

图14为本发明的第二实施方式的模具中的下模的平面图。

图15为本发明的第二实施方式的模具中的上模的平面图。

图16为与图14以及图15的650-650线对应的模具的剖视图。

图17为本发明的第三实施方式的模具中的下模的平面图。

图18为本发明的第三实施方式的模具中的上模的平面图。

图19为与图17以及图18的660-660线对应的模具的剖视图。

图20为与图17以及图18的670-670线对应的模具的剖视图。

图21为本发明的第一实施方式的变形例的模具中的下模的平面图。

图22为本发明的第三实施方式的变形例的模具的剖视图。

图23为本发明的变形例的模具装置的方框图。

具体实施方式

下面，对本发明的实施方式进行说明。

[第一实施方式]

首先，参照图1～图10，对本发明的第一实施方式中的模具装置100的结构进行说明。

(模具装置的结构)

如图1所示，第一实施方式中的模具装置100为所谓的模压淬火(press quench)装置，其用于在夹入已被加热的工件W的状态下，通过使水与工件W直接地接触，从而快速地对工件W进行冷却而淬火。应予说明，水为权利要求书的“液体制冷剂”的一个例子。

在此，从平面上看，工件W为在X方向上较长的矩形的板部件，其预先成形为指定的平板形状。应予说明，在工件W中，上下方向(Z方向)的厚度为t(参照图5)，X方向的长度为L1(参照图4)，Y方向的长度为L2(参照图5)。

工件W由镀Al钢板、镀Zn钢板、高强度钢板、普通钢等钢板构成。此外，工件W在预先通过高频加热、感应加热、通电加热以及炉内的加热等被加热至高于马氏体转变点(可发生马氏体转变的最低温度)的温度从而发生奥氏体化的状态下，被输送至模具装置100。

如图2所示，该模具装置100具备模具1、供给泵2、吸入泵3、控制部4、和水箱5。供给泵2具有从水箱5向模具1供给水的功能。吸入泵3具有通过负压产生吸引力，从模具1回收水以及(或)空气并使水返回水箱5的功能。控制部4形成为通过对供给泵2以及吸入泵3进行控制，从而进行水向模具1的供给控制以及水从模具1的回收控制。应予说明，供给泵2为权利要求书的“泵”的一个例子。

如图1所示，模具1包含已被固定的下模10、和可在上下方向(Z方向)上移动的上模20。在模具1中，通过在将工件W配置于下模10的状态下使上模20朝向下模10向下方(Z2方向)移动，工件W被夹入下模10与上模20之间。此外，在下模10以及上模20连接有多个供给连接部30和多个回收连接部40，该供给连接部30经由供给管6而与供给泵2连接，该回收连接部40经由吸入管7而与吸入泵3连接。

在此，在第一实施方式中，如图3～图5所示，在下模10的与上模20相对的部分形成有从下模10的上表面(位于最靠近Z1侧的面)10a向下方凹陷的凹部11。从上方(Z1侧)平面地看，该凹部11形成为矩形。此外，如图5所示，从上表面10a到凹部11的底面11a的上下方向的长度(凹部11的深度D)大于工件W的上下方向的厚度t。此外，如图4所示，凹部11的X方向的长度L3大于工件W的X方向的长度L1，并且，如图5所示，凹部11的Y方向的长度L4大于工件W的Y方向的长度L2。其结果为，如图1以及图3所示，凹部11形成为可将工件W整体配置于内侧空间S内。

此外，如图3～图5所示，在下模10设有多个供水通路部12和多个下模回收通路部13，该供水通路部12用于向凹部11的内侧空间S供给用于对工件W进行冷却的水，该下模回收通路部13用于对凹部11的内侧空间S内的水进行回收。如图4以及图5所示，多个供水通路部12包含开口12a、第1供给通路部12b、和第2供给通路部12c，该开口12a设于凹部11的底面11a，该第1供给通路部12b从多个开口12a的各个开口向下方延伸，该第2供给通路部12c与第1供给通路部12b连接，并在水平方向(沿X-Y平面的方向)上延伸至下模10的外侧面10b。同样地，多个下模回收通路部13包含开口13a、第1下模回收通路部13b、和第2下模回收通路部13c，该开口13a设于凹部11的底面11a，该第1下模回收通路部13b从多个开口13a的各个开口向下方延伸，该第2下模回收通路部13c与第1下模回收通路部13b连接，并在水平方向上延伸至下模10的外侧面10b。

如图3所示，多个(5个)供水通路部12的开口12a(图1以及图3中用黑圆图示的部分)形成为分散于凹部11的底面11a中配置有工件W的区域(成形面F1)。此外，多个开口12a形成为排列于Y方向的大致中央，并且，形成为在X方向上排列多个(5个)。另一方面，多个(16个)下模回收通路部13的开口13a(图1以及图3中用白圆图示的部分)形成为将凹部11的底面11a中配置有工件W的区域包围。也就是说，在凹面11的底面11a中，开口13a形成于开口12a的外侧。应予说明，为了便于理解，在图1以及图3中，分别使用黑圆对供水通路部12的开口12a进行图示，使用白圆对下模回收通路部13的开口13a进行图示，但实际上，开口12a和开口13a为相同的圆形开口。之后，在图6、图14、图15、图17、图18以及图21中也是一样。

此外，如图5所示，在下模10的外侧面10b中，第2供给通路部12c各自与供给连接部30的任一个连接。此外，在下模10的外侧面10b中，第2下模回收通路部13c各自与回收连接部40的任一个连接。由此，下模10形成为经由供给管6、供给连接部30以及供水通路部12，使水向下模10的凹部11的内侧空间S喷出而进行供给。并且，形成为经由下模回收通路部13、回收连接部40以及吸入管7，将凹部11的内侧空间S的水回收至模具1的外部。

此外，如图3～图5所示，在下模10中，在凹部11的外侧形成有对凹部11的全周进行包围的周状的排出槽14。该排出槽14形成为向下方凹陷，其具有暂时积存被供给至凹部11的内侧空间S的水的一部分的功能。应予说明，从上表面10a至排出槽14的底面14a的上下方向(Z方向)的长度(排出槽14的深度)小于凹部11的深度D。

此外，在下模10设有多个用于从排出槽14回收水的排出槽回收通路部15。多个排出槽回收通路部15包含开口15a和第1排出槽回收通路部15b，该开口15a设于排出槽14的底面14a，该第1排出槽回收通路部15b从多个开口15a的各个开口向下方延伸，并与下模回收通路部13的第2下模回收通路部13c连接。其结果为，通过排出槽14和排出槽回收通路部15，可将被供给至凹部11的内侧空间S的水的一部分排出。

此外，在作为排出槽14的外侧的下模10的外端部附近配置有对排出槽14的全周进行包围的框状的密封部件16。该密封部件16设为用于在下模10和上模20约束工件W的状态下，通过抵接于上模20的下表面20a，而使水不会从包含凹部11的内侧空间S的下模10和上模20之间的空间漏出。

此外，如图6～图8所示，在上模20的与下模10相对的部分形成有从上模20的下表面20a向下方突出的凸部21。从上方平面地看，该凸部21形成为矩形。此外，如图4以及图5所示，凸部21的X方向的长度L5大于工件W的X方向的长度L1，并且，小于凹部11的X方向的长度L3。并且，凸部21的Y方向的长度L6大于工件W的Y方向的长度L2，并且，小于凹部11的Y方向的长度L4。

此外，如图6～图8所示，在上模20设有多个供水通路部22和多个上模回收通路部23，该供水通路部22用于向凹部11的内侧空间S供给用于对工件W进行冷却的水，该上模回收通路部23用于对凹部11的内侧空间S内的水以及空气进行回收。多个供水通路部22包含开口22a、第1供给通路部22b、和第2供给通路部22c，该开口22a设于凸部21的突出面(凸部21的下表面)21a，该第1供给通路部22b从多个开口22a的各个开口向上方延伸，该第2供给通路部22c与第1供给通路部22b连接，并在水平方向上延伸至上模20的外侧面20b。同样地，多个上模回收通路部23包含开口23a、第1上模回收通路部23b、和第2上模回收通路部23c，该开口23a设于凸部21的突出面21a，该第1上模回收通路部23b从多个开口23a的各个开口向上方延伸，该第2上模回收通路部23c与第1上模回收通路部23b连接，并在水平方向上延伸至上模20的外侧面20b。应予说明，上模回收通路部23、第1上模回收通路部23b以及第2上模回收通路部23c分别为权利要求书的“放气通路部”、“第1上模通路部”以及“第2上模通路部”的一个例子。

此外，在第一实施方式中，上模回收通路部23设于工件W的上方，其结果为，在模具1中，通过上模回收通路部23，能够使空气向上方排出。

如图6所示，多个(5个)供水通路部22(用黑圆图示的部分)形成为分散于配置工件W的区域(成形面F2)，以对应供水通路部12。此外，多个(16个)上模回收通路部23的开口23a(用白圆图示的部分)形成为将配置工件W的区域包围。也就是说，开口23a形成于开口22a的外侧。

此外，在上模20设有与多个排出槽回收通路部15对应的多个上模回收通路部24。多个上模回收通路部24包含开口24a和第1回收通路部24b，该开口24a设于上模20的下表面20a，该第1回收通路部24b从多个开口24a的各个开口向上方延伸，并与上模回收通路部23的第2上模回收通路部23c连接。

此外，在上模20的外侧面20b中，第2供给通路部22c以及第2上模回收通路部23c分别连接于供给连接部30以及回收连接部40。由此，与下模10同样地，上模20形成为经由供给管6、供给连接部30以及供水通路部22，使水向凹部11的内侧空间S喷出而进行供给。并且，形成为经由上模回收通路部23、回收连接部40以及吸入管7，将凹部11的内侧空间S的水以及空气回收至模具1的外部。

此外，在第一实施方式中，如图4以及图5所示，在下模10和上模20将工件W夹入并对其进行冲压或约束的状态下，下模10的凹部11的内侧面11b与上模20的凸部21的外侧面21b之间形成有通路部1c。该通路部1c以包围凸部21的方式遍及凸部21的整体而形成为周状。此外，通路部1c位于工件W的上方，其结果为，在模具1中，通过通路部1c，能够使空气向上方排出。应予说明，通路部1c为权利要求书的“放气通路部”的一个例子。

此外，如图9以及图10所示，在凹部11的底面11a以及凸部21的突出面21a设有多个微小突起1d，该微小突起1d几乎遍及整体、并相隔指定的间隔。在模具1中，形成为使水以及空气能够在微小突起1d之间流通。此外，通过形成于凹部11的底面11a的多个微小突起1d的突起面，构成与工件W接触的下模10的成形面F1。同样地，通过形成于凸部21的突出面21a的多个微小突起1d的突起面，构成与工件W接触的上模20的成形面F2。

(使用模具装置的工件的冷却)

接着，参照图2以及图10～图13，对使用本发明的第一实施方式中的模具装置100的工件W的冷却方法进行说明。

首先，通过使用未图示的加热装置对工件W进行加热，使之升温至比马氏体转变点(或贝氏体转变点)更高的温度，从而使工件W的组织变为奥氏体组织。然后，如图11所示，将已被加热的工件W配置于模具装置100的下模10中的凹部11的底面11a。由此，将已被加热的工件W配置于凹部11的内侧空间S内。应予说明，此时，通过在凹部11的底面11a形成多个微小突起1d(参照图10)，能够抑制因工件W与下模10接触而引起的工件W的冷却。

然后，通过向下方移动上模20，如图12所示，通过下模10与上模20将工件W夹入。然后，停止上模20的移动，使上模20将工件W轻轻压下、或使下模10与上模20保持为相隔指定的微小间隔。在此时，通过在凹部11的底面11a以及凸部21的突出面21a形成多个微小突起1d，能抑制因工件W与下模10以及上模20的接触而引起的工件W的冷却。此外，此时，通过密封部件16，将下模10与上模20之间密封。此外，基于控制部4(参照图2)的控制而通过供给泵2向模具1供水。

由此，经由下模10的供水通路部12和上模20的供水通路部22，水向工件W喷出，从而向凹部11的内侧空间S供水。此时，水以及空气在工件W与下模10之间以及工件W与上模20之间，在形成于微小突起1d之间的流路内移动。其结果为，如图13所示，凹部11的内侧空间S的空气被密度比空气大的水向上方推出，从而在上模20的上模回收通道路23和通道路1c中向上方移动。其结果为，空气从凹部11的内侧空间S向上方排出。然后，水充满凹部11的内侧空间S，其一部分通过通路部1c到达排出槽14。

此外，在指定的时间通过控制部4驱动吸入泵3。由此，移动到上模20的上模回收通路部23的空气和水一起被回收至吸入泵3。此外，移动到通路部1c的空气从下模10的排出槽回收通路部15以及上模20的上模回收通路部24和水一起被回收至吸收泵3。应予说明，根据吸收泵3的驱动的时间，一部分空气也会从下模10的下模回收通路部13和水一起被回收至吸入泵3。然后，由于空气从凹部11的内侧空间S中排出，凹部11的内侧空间S被水充满。在此，由于被密封部件16包围的下模10与上模20之间形成抑制水的漏出的封闭空间，因此通过利用控制部4适当地对水进行供给控制以及回收控制，能够容易地形成均匀的水流(层流)。

应予说明，在第一实施方式中，由于抑制空气滞留于凹部11的内侧空间S内，因此在模具1中对密封性能在功能上没有要求。由此，在模具1中，即使水穿过密封部件16而稍微向外部漏出也没关系。其结果为，能够同时抑制为了确保密封严密而使模具1中的密封结构变得复杂、和用于将复杂的密封结构设于模具的成本增加。

其结果为，在凹部11的内侧空间S内，不受空气的阻碍而向处于被模具1冲压或约束的状态的工件W的表面供水。由此，通过使工件W整体浸泡在水中，工件W整体被大致均匀地快速冷却(急冷)。也就是说，对工件W进行淬火。由此，能够在抑制工件W发生因急冷而引起的变形的同时，大致均匀地提高工件W的强度(硬度)。

然后，在工件W的冷却结束后，从下模10的下模回收通路部13以及排出槽回收通路部15排出下模10与上模20之间的封闭空间的水。应予说明，由于使用水进行冷却，工件W的冷却时间为数秒左右。最后，向上方移动上模20，并将已被淬火的工件W从模具1取出。

(第一实施方式的效果)

在第一实施方式中，能够得到如下效果。

在第一实施方式中，如上所述，将下模10的凹部11形成为使工件W整体配置于凹部11的内侧空间S内，并且，在下模10以及上模20形成向凹部11的内侧空间S供水的供水通路部12以及22。由此，能够将工件W整体可靠地浸泡于水中，并且，能够抑制空气与工件W接触。此外，由于在模具1形成使凹部11的内侧空间S内的空气向上方排出的通路部1c以及上模回收通路部23，随着在内侧空间S内配置有处于被冲压或约束的状态下的工件W整体的凹部11被水充满，能够使凹部11的内侧空间S内的空气经由通路部1c以及上模回收通路部23向上方排出，因此，与空气滞留于凹部11的内侧空间S内的情况不同，这样不会阻碍水向工件W的表面的供给。其结果为，当在对已被加热的工件W进行冲压或约束的状态下进行冷却时，能够均匀地对工件W进行冷却。此外，使移动到上模20的上模回收通路部23的空气与水一起被回收至吸入泵3，并且，使移动到通路部1c的空气从下模10的排出槽回收通路部15以及上模20的上模回收通路部24，与水一起被回收至吸收泵3。由此，能够可靠地抑制空气移动(返回)至内侧空间S。

此外，在第一实施方式中，如上所述，通过在下模10与上模20之间形成通路部1c，在通过下模10和上模20而冲压或约束工件W的状态下，能够容易地在模具1形成可将空气向上方排出的通路部1c。

此外，在第一实施方式中，如上所述，通过在上模20的凸部21形成上模回收通路部23，即使空气在凹部11的内侧空间S中向上方移动而滞留于上模20与工件W之间，也能够经由设于上模20的凸部21的上模回收通路部23，将滞留的空气从凹部11的内侧空间S排出。

此外，在第一实施方式中，如上所述，在下模10的凹部11的内侧面11b、和上模20的凸部21的外侧面21b之间形成通路部1c。由此，能够在通过上模20的凸部21对配置于下模10的凹部11的内侧空间S的工件W进行冲压或约束的同时，容易地在模具1形成可将空气向上方排出的通路部1c。

此外，在第一实施方式中，如上所述，上模回收通路部23包含第1上模回收通路部23b和第2上模回收通路部23c，该第1上模回收通路部23b从凸部21中的成形面F2向上方延伸，该第2上模回收通路部23c与第1上模回收通路部23b连接，并在水平方向上延伸至上模20的外侧面20b。由此，通过第1上模回收通路部23b，能够容易地使滞留于上模20与工件W之间的空气向上方移动。

此外，在第一实施方式中，如上所述，在下模10中，使下模回收通路部13的开口13a形成于供水通路部12的开口12a的外侧。此外，在上模20中，使上模回收通路部23的开口23a形成于供水通路部22的开口22a的外侧。由此，在从开口12a以及22a向凹部11的内侧空间S内供水的同时，能够从形成于开口12a以及22a的外侧的开口13a以及23a将凹部11的内侧空间S内的水回收。由此，能够容易地形成从内侧朝向外侧的流动，因此，容易在凹部11的内侧空间S内形成均匀的水流(层流)，从而能够抑制内侧空间S内的水的滞留。

此外，在第一实施方式中，如上所述，通过在下模10以及上模20各自设置多个供水通路部12以及22，能够大范围且迅速地向凹部11的内侧空间S供水。此外，通过将供水通路部12以及22分别设于下模10以及上模20，与仅在下模10或上模20的一方设置供水通路部的情况不同，这样能够使水大致均匀地与工件W的上表面以及下表面接触，因此，能够更加均匀地对工件W整体进行急冷。

此外，在第一实施方式中，在平面视图中，使多个供水通路部12的开口12a分散于凹部11的配置工件W的区域而形成。并且，在平面视图中，使多个供水通路部22的开口22a分散于配置工件W的区域而形成。由此，能够更加大范围且迅速地向凹部11的内侧空间S供水。

此外，在第一实施方式中，如上所述，在下模10的凹部11的外侧形成包围凹部11的全周的周状的排水槽14。由此，通过排水槽14，能够暂时地积存向凹部11的内侧空间S过度供给的水，因此，能够抑制水从模具1内漏出。其结果为，能够更加容易地对凹部11的内侧空间S内的水的流动进行控制。

此外，在第一实施方式中，如上所述，通过在下模10形成对排出槽14的水进行回收的排出槽回收通路部15，能够抑制水继续积存于排水槽14，因此，能够可靠地对凹部11的内侧空间S内的水的流动进行控制。

此外，在第一实施方式中，如上所述，通过在下模10中的凹部11的外侧配置密封部件16，能够使凹部11的内侧空间S形成封闭空间，因此，能够抑制水向外部的漏出，从而可靠地对凹部11的内侧空间S内的水的流动进行控制。

此外，在第一实施方式中，如上所述，通过控制部4对水的供给进行控制，能够在使凹部11的内侧空间S内的空气经由通路部1c以及上模回收通路部23向上方排出的同时，对凹部11内的水的流动进行调整。由此，能够可靠地利用水对工件W进行冷却。

此外，在第一实施方式中，如上所述，通过供给泵2，经由形成于下模10的供水通路部12以及形成于上模20的供水通路部22，向凹部11的内侧空间S供水，并使凹部11的内侧空间S内的空气经由通路部1c以及上模回收通路部23向上方排出，以将已被加热的工件W整体浸泡于充满凹部11的水内，从而对工件W进行冷却。由此，能够均匀地对工件W进行冷却。

此外，在第一实施方式中，如上所述，通过利用供给泵2向凹部11的内侧空间S供水，能够进行内侧空间S中的空气的排出和水的流速的控制，因此，能够更有效地对工件W进行冷却。

[第二实施方式]

接着，参照图2、图14～图16，对本发明的第二实施方式中的模具装置200的结构进行说明。对在该第二实施方式的模具装置200中，与第一实施方式的模具装置100相比使供水通路部以及回收通路部的位置不同的例子进行说明。应予说明，对于与第一实施方式的模具装置100相同的结构，标记相同的符号并省略说明。

(模具装置的结构)

如图2所示，第二实施方式中的模具装置200具备模具101来替代第一实施方式的模具1。如图14～图16所示，模具101包含已被固定的下模110、和可在上下方向(Z方向)上移动的上模120。此外，在下模110以及上模120，多个供给连接部30(参照图16)连接于供给泵2，并且，多个回收连接部40(参照图16)连接于吸入泵3。

此外，如图14以及图16所示，在下模110设有多个供水通路部112和多个下模回收通路部113，该供水通路部112用于向凹部11的内侧空间S供给用于对工件W进行冷却的水，该下模回收通路部113用于对凹部11的内侧空间S内的水进行回收。同样地，如图15～图16所示，在上模120设有多个供水通路部122和多个上模回收通路部123，该供水通路部122用于向凹部11的内侧空间S供给用于对工件W进行冷却的水，该上模回收通路部123用于对凹部11的内侧空间S内的水以及空气进行回收。应予说明，上模回收通路部123为权利要求书的“放气通路部”的一个例子。

在此，在第二实施方式中，如图14所示，在下模110中，从上方平面地看，供水通路部112的开口112a(用黑圆图示的部分)、和下模回收通路部113的开口113a(用白圆图示的部分)交替地形成于凹部11的底面11a。具体而言，在与工件W重叠的区域(成形面F1)中，开口112a和开口113a在X方向上交替地配置。此外，在与工件W重合的区域的外侧，开口112a和开口113a也在X方向以及Y方向上交替地配置。

同样地，如图15所示，在上模120中，从下方平面地看，供水通路部122的开口112a(用黑圆图示的部分)、和上模回收通路部123的开口123a(用白圆图示的部分)交替地形成于凸部21的突出面21a。具体而言，在与工件W重叠的区域(成形面F2)中，开口122a和开口123a在X方向上交替地配置。此外，在与工件W重叠的区域的外侧，开口122a和开口123a也在X方向以及Y方向上交替地配置。应予说明，与上述第一实施方式不同，在第二实施方式的上模120没有设置与下模110的排出槽回收通路部15对应的上模回收通路部。此外，第二实施方式的模具装置200的其他的结构以及使用模具装置200的工件W的冷却方法与第一实施方式相同，因此省略说明。

(第二实施方式的效果)

在第二实施方式中，能够得到如下效果。

在第二实施方式中，如上所述，下模110的凹部11形成为使工件W整体配置于凹部11的内侧空间S内。并且，在下模110以及上模120形成向凹部11的内侧空间S供水的供水通路部112以及122。进而，在模具101形成使凹部11的内侧空间S内的空气向上方排出的通路部1c以及上模回收通路部123。由此，与上述第一实施方式同样地，当在对已被加热的工件W进行冲压或约束的状态下进行冷却时，能够均匀地对工件W进行冷却。

此外，在第二实施方式中，如上所述，在下模110中，从上方平面地看(在平面视图中)，供水通路部112的开口112a、和下模回收通路部113的开口113a交替地形成于凹部11的底面11a。此外，在上模120中，从下方平面地看(在平面视图中)，供水通路部122的开口122a、和上模回收通路部123的开口123a交替地形成于凸部21的突出面21a。由此，被从供水通路部112以及122供给来的水推出的空气在长时间滞留于凹部11的内侧空间S前，能够尽早地从位于附近的下模回收通路部113以及上模回收通路部123被回收。由此，能够更加均匀地对工件W进行冷却。进而，通过使供水的开口112a以及122a、和回收水的开口113a以及123a交替地配置，能够使水的流速更加均匀。由此，能够更加容易地对凹部11的内侧空间S内的水的流动进行控制。应予说明，第二实施方式的其他效果与第一实施方式相同，因此省略说明。

[第三实施方式]

接着，参照图2以及图17～图20，对本发明的第三实施方式中的模具装置300的结构进行说明。在该第三实施方式中，对于与第一实施方式不同的、工件W1的形状为箱形的情况中的模具201的结构进行说明。

(模具装置的结构)

如图17～图20所示，通过第三实施方式中的模具装置300进行淬火的工件W1成形为箱形。也就是说，工件W1沿X方向的剖面以及沿Y方向的剖面均形成为U字状。应予说明，工件W1的外侧部的上下方向(Z方向)的长度L7小于凹部11的深度D。由此，形成为工件W1整体被配置于凹部11的内侧空间S内。

如图2所示，第三实施方式中的模具装置300具备模具201以代替第一实施方式的模具1。如图17～图20所示，模具201包含已被固定的下模210、和可在上下方向(Z方向)上移动的上模220。此外，在下模210以及上模220，多个供给连接部30(参照图20)连接于供给泵2，并且，多个回收连接部40(参照图20)连接于吸入泵3。

此外，如图17、图19以及图20所示，在下模210设有多个供水通路部212和多个下模回收通路部213，该供水通路部212用于向凹部11的内侧空间S供给用于对工件W进行冷却的水，该下模回收通路部213用于对凹部11的内侧空间S内的水进行回收。同样地，如图18～图20所示，在上模220设有多个供水通路部222和多个上模回收通路部223，该供水通路部222用于向凹部11的内侧空间S供给用于对工件W进行冷却的水，该上模回收通路部223用于对凹部11的内侧空间S内的水以及空气进行回收。应予说明，上模回收通路部223为权利要求书的“放气通路部”的一个例子。

在此，在第三实施方式中，如图17所示，在下模210中，从上方平面地看，供水通路部212的开口212a(用黑圆图示的部分)、和下模回收通路部213的开口213a(用白圆图示的部分)交替地形成于凹部11的底面11a。具体而言，在凹部11的底面11a的成形面F1中，两个沿X方向排列的开口212a、和两个沿X方向排列的开口213a在X方向以及Y方向上交替地配置。应予说明，最外侧的开口212a以及213a形成于与延伸至工件W1的上方的侧面部相对的位置。

同样地，如图18所示，在上模220中，从下方平面地看，供水通路部222的开口222a(用黑圆图示的部分)、和上模回收通路部223的开口223a(用白圆图示的部分)交替地形成于凸部21的突出面21a。具体而言，在凸部21的突出面21a的成形面F2中，两个沿X方向排列的开口222a、和两个沿X方向排列的开口223a在X方向上交替地配置，并且，两个沿X方向排列的开口222a、和两个沿X方向排列的开口223a在X方向上交替地配置于突出面21a的周围附近的下表面20a。

此外，与第一实施方式不同，在第三实施方式中没有在下模210设置排出槽。在下模210设有下模回收通路部217，该下模回收通路部217用于对通过通路部1c而向外侧移动的水以及空气进行回收。应予说明，第三实施方式的模具装置300的其他结构以及使用模具装置300的工件W的冷却方法与第一实施方式相同，因此省略说明。

(第三实施方式的效果)

在第三实施方式中，能够得到如下效果。

在第三实施方式中，如上所述，下模210的凹部11形成为使具有箱形形状的工件W1整体配置于凹部11的内侧空间S内。此外，在下模210以及上模220形成向凹部11的内侧空间S供水的供水通路部212以及222。此外，在模具201形成使凹部11的内侧空间S内的空气向上方排出的通路部1c以及上模回收通路部223。由此，当在冲压或约束已被加热的具有箱形形状的工件W1的状态下对其进行冷却时，能够均匀地对工件W1进行冷却。应予说明，第三实施方式的其他效果与第一实施方式以及第二实施方式相同，因此省略说明。

[变形例]

应予说明，应认为今次公开的实施方式在所有方面均为例示，而不存在任何限制。本发明的范围由权利要求书而非上述实施方式的说明来表示，并进一步包含与权利要求书等同的含义及范围内的所有变形(变形例)。

例如，在上述第一实施方式中，虽然展示了在下模10设置排出槽14以及排出槽回收通路部15并且配置密封部件16的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可如图21的第一实施方式的变形例中的下模310般，不设排出槽、排出槽回收通路部以及密封部件。此外，在上述第二实施方式的模具101中也可不设排出槽、排出槽回收通路部以及密封部件，在上述第三实施方式的模具201中也可不设密封部件。应予说明，在模具不设密封部件的情况下，水从模具的外侧面(配合面)排出。此时，为了在使凹部的内侧空间内的空气可靠地向上方排出的同时，对凹部内的液体制冷剂的流动进行适当的控制，优选以充分增大向凹部供给的液体制冷剂的流量而使液体制冷剂从模具充分地溢出的方式形成模具装置。此外，密封部件也可不设于下模而设于上模。

此外，在下模中，供水通路部的开口的位置以及下模回收通路部的开口的位置并未特别限定于上述第一～第三实施方式的下模的结构。例如，也可如图21的第一实施方式的变形例中的下模310般，将两个沿Y方向排列的供水通路部312的开口312a、和三个沿Y方向排列的下模回收通路部313的开口313a在X方向上交替地配置，从而构成下模310。应予说明，供水通路部312以及下模回收通路部313分别为权利要求书的“制冷剂供给通路部”以及“回收通路部”的一个例子。同样地，在上模中，供水通路部的开口的位置以及上模回收通路部的开口的位置并未特别限定于上述第一～第三实施方式的上模的结构。此时，在上模中，可以使供水通路部的开口的位置以及上模回收通路部的开口的位置分别对应下模中的供水通路部的开口的位置以及下模回收通路部的开口的位置，也可使它们不对应。

此外，在上述第一～第三实施方式中，作为权利要求书的“放气通路部”，展示了将通路部1c以及上模回收通路部23(123、223)设于模具1(101、201)的例子，但本发明不限于此。在本发明中，例如，也可不在模具中设置使凹部的内侧空间内的空气向上方排出的回收通路部，而使凹部的内侧空间内的空气仅从形成于下模的凹部的内侧面与上模的凸部的外侧面之间的通路部(放气通路部)向上方排出，从而构成模具。应予说明，在这种情况下，模具为小型、且模具的形状(工件的形状)不为复杂的形状的模具由于能够经由通路部将空气有效地向上方排出，故优选。

此外，虽然在上述第一以及第二实施方式中，展示了使用成形为平板形状的工件W的例子，在上述第三实施方式中，展示了使用成形为箱形的工件W1的例子，但本发明不限于此。在本发明中，只要能够将工件配置于下模的凹部的内侧空间内，则对工件的形状没有特别的限定。应予说明，为了对工件进行冲压或约束，模具的成形面中的形状需要配合工件的形状。但是，也可使模具的成形面的整体的形状不配合工件的形状。也就是说，只要使模具的成形面中对冲压或约束有用的一部分的成形面的形状配合工件的形状即可。

例如，在工件W2如图22所示的第三实施方案的变形例所示的模具401般，在剖视图中具有阶梯形状(收拢形状)的情况下，配合工件W2的剖面形状，在下模410的凹部411的底面11a设置进一步向下方凹陷的凹部418，并且在上模420的凸部421的突出面21a与凹部418对应地设置向下方突出的凸部425。进而，为了抑制空气滞留于空气容易滞留的凹部418，在上模420设置开口位于凸部425的下表面(突出面)的上模回收通路部423。由此，在凹部418的内侧面与凸部425的外侧面之间形成用于释放凹部418的内侧空间S1内的空气的通路部401e。其结果为，凹部418的内侧空气S1内的空气除了通过上模回收通路部423外，还可通过通路部401e以及1c向上方排出。应予说明，通路部401e以及上模回收通路部423为权利要求书的“放气通路部”的一个例子。

此外，在上述第一～第三实施方式中，虽然展示了将密封部件16配置于下模10(110、210)的外端部附近的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可不将密封部件配置于下模的外端部附近，而将其配置于凹部的外侧且为凹部附近的下模的内侧。

此外，在上述第一～第三实施方式中，虽然展示了将供水通路部12(112、212)以及22(122、222)设于配置凹部11的工件W(W1)的区域的例子，但本发明不限于此。在本发明中，只要能向凹部的内侧空间供给制冷剂，则也可将制冷剂供给通路部设于凹部的配置工件的区域的外侧。

此外，在上述第一～第三实施方式中，虽然展示了将多个供水通路部以及回收通路部设于下模以及上模双方的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可将供水通路部以及回收通路部仅设于下模或上模的任一方。此外，对于供水通路部以及回收通路部的数量以及位置没有特别的限定。应予说明，最好配合工件的形状或大小，适当地对供水通路部和回收通路部的数量以及供水通路部和回收通路部的大小(孔径)进行调整。此时，最好对供水通路部和回收通路部的数量以及供水通路部和回收通路部的大小(孔径)进行调整，以使得被回收的液体制冷剂的流量小于供给的液体制冷剂的流量。

此外，在上述第一～第三实施方式中，作为权利要求书的“液体制冷剂”而展示了使用水的例子，但本发明不限于此。在本发明中，作为液体制冷剂，除水以外，也可使用多元醇类、多元醇类水溶液、聚乙二醇、矿物油、合成酯、硅油、含氟油、润滑脂(grease)、水乳胶等中的单体、或多个的组合物。应予说明，本发明特别适用于使用温度较低且冷却性能较高的液体制冷剂的模具装置。

此外，在上述第一～第三实施方式中，虽然展示了将本发明的模具设于作为模具装置100(200、300)的所谓模压淬火装置，但本发明不限于此。在本发明中，也可在模压淬火装置以外的模具装置中使用本发明的模具。例如，也可在所谓的热压(hot press)装置中使用本发明的模具，该热压装置为将已被加热的工件冲压成型为指定的形状，并且在冲压的状态下直接使用液体制冷剂对工件进行冷却的装置。

此外，在上述第一～第三实施方式中，虽然展示了工件W(W1)由镀Al钢板、镀Zn钢板、高强度钢板、普通钢等钢板构成的例子，但本发明不限于此。在本发明中，对工件的材质没有特别的限定。

此外，在上述第一～第三实施方式中，虽然展示了模具装置100(200、300)具备吸入泵3的例子，但本发明不限于此。在本发明中，在模具装置也可不设吸入泵，而通过大气压使空气由放气通路部向上方排出。此时，对于模具的形状为复杂的形状的情况等，从使空气经由放气通路部可靠地向上方排出的观点出发，优选在凹部中空气容易滞留的位置的上方设置放气通路部。

此外，也可如图23所示的变形例的模具装置500般，在下模10连接与回收连接部40分开的、不进行抽吸的排水部550。优选将下模回收通路部的一部分以及排出槽回收通路部连接于该排水部550。此外，也可在利用模具装置500的工件的冷却结束后，在排出模具1内的内侧空间的水时使用该排水部550。

此外，在上述第一～第三实施方式中，虽然展示了通过在与工件W(W1)接触的凹部11的底面11a以及凸部21的突出面21a大致遍及整体地、相隔指定的间隔而设置多个微小突起1d，使水以及空气在形成于微小突起1d间的流路内移动的例子，但本发明不限于此。例如，也可在与工件W接触的模具的部分设置多个可供水以及空气移动的槽。

此外，在上述第一～第三实施方式中，虽然展示了在将已被加热的工件W配置于凹部11的内侧空间S内，并通过下模10和上模20将工件W夹入后，向凹部11的内侧空间S供水而使空气从凹部11的内侧空间S向上方排出，以使工件W整体浸泡于水中，从而对工件W进行冷却的例子，但本发明不限于此。在本发明中，例如也可形成为，在预先向凹部的内侧空间供水，并使空气从凹部的内侧空间向上方排出后，将已被加热的工件配置(浸泡)于装满水的凹部的内侧空间，并通过下模和上模将工件夹入，从而对工件进行冷却。此时，也可在预先将工件配置(浸泡)于凹部的内侧空间内后，通过下模和上模将工件夹入。此外，也可通过一起移动上模和工件，在利用下模和上模将工件夹入的几乎同时，将工件配置(浸泡)于凹部的内侧空间内。

此外，在上述第一～第三实施方式中，为了最大限度地抑制工件与模具的接触，也可在下模增设向上方抬起工件的提升机构(lifter)。该提升机构形成为通过上模向下方的移动而使提升机构被收纳于下模。由此，除了可通过模具使工件处于受冲压或约束的状态外，也可抑制工件接触下模(模具)。

符号说明

1、101、201、401 模具

1c、401e 通路部(放气通路部)

2 供给泵(泵)

4 控制部

10、110、210、310、410 下模

11、411、418 凹部

12、22、112、122、212、222、312 供水通路部(制冷剂供给通路部)

13、113、213、313 下模回收通路部(回收通路部)

14 排出槽

15 排出槽回收通路部

20、120、220、420 上模

21、425 凸部

23、123、223、423 上模回收通路部(放气通路部)

23b 第1上模回收通路部(第1上模通路部)

23c 第2上模回收通路部(第2上模通路部)

100、200、300、500 模具装置

F1 (下模的)成形面

F2 (上模的)成形面

S、S1 内侧空间

W、W1、W2 工件

Claims (14)

1.一种模具，其为用于在对已被加热的工件进行冲压或约束的状态下进行冷却的模具，其具备：

下模，在所述下模的成形面形成有积存对所述工件进行冷却的液体制冷剂的凹部，且所述工件整体配置于所述凹部的内侧空间内；和

上模，在所述上模的成形面形成有与所述下模的所述凹部对应的凸部，

在所述下模或所述上模的至少任一方形成有向所述凹部的内侧空间供给所述液体制冷剂的制冷剂供给通路部，

在所述模具形成有使所述凹部的内侧空间内的空气向上方排出的放气通路部。

2.如权利要求1所述的模具，其中，

所述放气通路部形成于所述上模的凸部。

3.如权利要求1所述的模具，其中，

所述放气通路部包含通路部，所述通路部形成于所述下模的所述凹部的内侧面与所述上模的所述凸部的外侧面之间。

4.如权利要求2所述的模具，其中，

所述放气通路部包含通路部，所述通路部形成于所述下模的所述凹部的内侧面与所述上模的所述凸部的外侧面之间。

5.如权利要求2所述的模具，其中，

形成于所述上模的所述凸部的所述放气通路部包含第1上模通路部和第2上模通路部，所述第1上模通路部从所述凸部中的成形面向上方延伸，所述第2上模通路部与所述第1上模通路部连接，并沿水平方向延伸至所述上模的外侧面。

6.如权利要求1～5中任一项所述的模具，其中，

在所述下模形成有对所述凹部的内侧空间内的所述液体制冷剂进行回收的回收通路部，

在所述下模中，所述回收通路部的开口形成于所述制冷剂供给通路部的开口的外侧。

7.如权利要求1～5中任一项所述的模具，其中，

在所述下模形成有多个对所述凹部的内侧空间内的所述液体制冷剂进行回收的回收通路部，

在平面视图中，形成于所述下模的多个所述制冷剂供给通路部的开口、和多个所述回收通路部的开口交替地形成。

8.如权利要求1～5中任一项所述的模具，其中，

在所述下模以及所述上模各自设有多个所述制冷剂供给通路部。

9.如权利要求8所述的模具，其中，

在平面视图中，多个所述制冷剂供给通路部的开口分散形成于所述凹部的配置所述工件的区域。

10.如权利要求1～5中任一项所述的模具，其中，

在所述下模的所述凹部的外侧形成有包围所述凹部的全周的周状的排出槽。

11.如权利要求10所述的模具，其中，

在所述下模形成有对所述排出槽的所述液体制冷剂进行回收的排出槽回收通路部。

12.如权利要求1～5中任一项所述的模具，其中，

在所述下模或所述上模中的比所述凹部更靠近外侧的位置配置有密封部件。

13.一种模具装置，其具备：

模具、泵和控制部，

所述模具包含：

下模，在所述下模的成形面形成有积存对工件进行冷却的液体制冷剂的凹部，且所述工件整体配置于所述凹部的内侧空间内；和

上模，在所述上模的成形面形成有与所述下模的所述凹部对应的凸部，

在所述下模或所述上模的至少任一方形成有向所述凹部内供给所述液体制冷剂的制冷剂供给通路部，

在所述模具形成有使所述凹部的内侧空间内的空气向上方排出的放气通路部，且所述模具用于在对已被加热的所述工件进行冲压或约束的状态下进行冷却，

所述泵用于向所述模具的制冷剂供给通路部供给所述液体制冷剂，

所述控制部通过控制所述泵，对所述液体制冷剂的供给进行控制。

14.一种工件的冷却方法，其通过以下工序对所述工件进行冷却：

将工件整体配置于形成于下模的成形面的凹部的内侧空间内，

通过具备所述下模、和在成形面形成有与所述下模的所述凹部对应的凸部的上模的模具，对所述工件进行冲压或约束，

经由形成于所述下模或所述上模的至少任一方的制冷剂供给通路部，通过泵向所述凹部的内侧空间供给液体制冷剂，并且，经由放气通路部，使所述凹部的内侧空间内的空气向上方排出，

将已被加热的所述工件整体浸泡于充满所述凹部的所述液体制冷剂内。

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