JP2019104027A

JP2019104027A - 鍛造加工装置および鍛造加工方法

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Publication number: JP2019104027A
Application number: JP2017237705A
Authority: JP
Inventors: 一夫五十嵐; Kazuo Igarashi
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2037-12-12
Also published as: JP6917289B2

Abstract

【課題】十分な加工精度が得られる鍛造加工装置を提供する。【解決手段】本発明は、ベース板９１上における内周部に複数の凸部が設けられた凸部付鍛造加工品を密閉鍛造によって製造するようにした鍛造加工装置を対象とする。ダイス１およびパンチ３のうち、一方側の型に凸部成形孔が設けられる。他方側の型におけるベース板内周部に対応する部分が主成形部３２として構成され、ベース板外周部に対応する部分が主成形部３２に対し加圧方向に沿って進退自在な低圧成形部３３として構成される。パンチ３により鍛造素材Ｗを加圧した際に、主成形部３２に対し低圧成形部３３を付勢手段の付勢力に抗して反加圧方向に後退させることにより、ダイス１およびパンチ３間のキャビティ１０内において塑性流動する鍛造素材ＷとしてのメタルＭのうち、ベース板外周部に対応するメタルＭの圧力が軽減されるように構成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、例えばベース板上にフィン等の凸部が複数設けられたヒートシンクのような凸部付鍛造加工品を製造するための鍛造加工方法および鍛造加工装置に関するものである。

ベース板上に多数のピンフィンが一体成形されたヒートシンクを型鍛造加工によって製造する場合例えば、下記特許文献１に示す鍛造加工方法が周知である。この方法に用いられる鍛造加工装置においては図５Ａに示すように、上型としてのパンチ１０１と、下型としてのダイス１０２とを備え、ダイス１０２の成形凹部１０３の底面にフィン成形孔１０４が多数形成されている。そして成形凹部１０３内に鍛造素材を投入した状態で、その成形凹部１０３内にパンチ１０１が打ち込まれて鍛造素材が加圧されると、鍛造素材を構成するメタル（金属材料）Ｍが塑性流動して、パンチ先端面と成形凹部底面との間に形成されたキュビティ内にメタルＭが充填されることにより、ベース板が成形されるとともに、フィン成形孔１０４内にメタルＭが充填されることにより、多数のピンフィンが成形される。こうしてベース板上に多数のピンフィンが一体成形されたヒートシンクが製造される。

特開２０１５−５０３１８号

ところで、上記特許文献１に示す従来の鍛造加工方法は、いわゆる開放鍛造であり、パンチ１０１の外周側面とダイス成形凹部１０３の内周側面との間のクリアランスＣが大きく、成形時にはメタルＭがクリアランスＣ側に向かって流動して、ベース板の外周縁部にバリが成形される。このような開放鍛造において加圧成形時には図５Ａに示すように、キャビティ内に充填されるメタルＭのうち、外周縁部に位置するメタルＭにおけるクリアランスＣに向かうメタルフローＭ３が多くなるため、多数のフィン成形孔１０４のうち、外周縁部に位置するフィン成形孔１０４に対応するメタルＭの圧力は、内周部に位置するフィン成形孔１０４に対応するメタルＭの圧力に比べて低くなる。このためメタルＭにおける内周部のフィン成形孔１０４に浸入するメタルフローＭ１に比べて、外周縁部のフィン成形孔１０４に浸入するメタルフローＭ２が遅くなる。従って外周縁部のフィン成形孔１０４へのメタルＭの充填が不十分となる場合があり、欠肉により、成形品における外周縁部のフィン高さが低くなり、十分な加工精度が得られないおそれがあるという課題があった。

さらに特許文献１に示す従来の鍛造加工方法においては、パンチ１０１およびダイス１０２間のクリアランスＣが大きいため、パンチ１０１をダイス１０２に打ち込む際に、パンチ１０１がダイス１０２によって拘束されず、パンチ１０１がダイス１０２に対し位置ずれが生じる場合がある。このように位置ずれが生じると、キャビティ内におけるメタルＭの圧力バランスが大きく乱れ、欠肉等が多く発生して、一段と加工精度が低下するという課題があった。

一方図５Ｂに示すように、パンチ１０１およびダイス１０２間にクリアランスＣがほとんど設けられていない密閉鍛造（閉塞鍛造）による鍛造加工方法も従来より周知である。このような密閉鍛造に用いられる鍛造加工装置においては、パンチ１０１がダイス１０２によって拘束されるため、パンチ１０１のダイス１０２に対する位置ずれを防止することができる。

しかしながら、この鍛造加工方法においては、キャビティの外周側が密閉されるとともに、外周縁部のフィン成形孔１０４はその外側にフィン成形孔１０４が形成されていないため、キャビティの外周部における多くのメタルＭが、外周縁部のフィン成形孔１０４に浸入しようとする。一方、キャビティの内周部には多数のフィン成形孔１０４が形成されているため、キャビティ内周部のメタルＭは、近傍の各フィン成形孔１０４にそれぞれ分散して浸入しようとする。このためこの密閉鍛造においては、上記の開放鍛造とは逆に、キャビティ内の外周縁部のメタルＭの圧力が内周部のメタルＭの圧力に比べて高くなるため、メタルＭにおける外周縁部のフィン成形孔１０４に浸入するメタルフローＭ２に比べて、内周部のフィン成形孔１０４に浸入するメタルフローＭ１が遅くなる。その結果、内周部のフィン成形孔１０４へのメタルＭの充填が不十分となり、欠肉により、成形品における内周部のフィン高さが低くなり、十分な加工精度が得られないおそれがあるという課題があった。

なお図５Ａに示す開放鍛造において、パンチ１０１およびダイス１０２間のクリアランスＣを調整することによって、キャビティ内の圧力バランスを良好に保持することは理論上可能である。しかしながら実際には、鍛造加工を行う毎に、パンチ１０１およびダイス１０２間に微妙な位置ずれが生じる等、クリアランスＣを最適値に維持することは困難であり、現状では、クリアランスＣの異なる複数の金型を準備したり、頻繁に金型修正を加えて最適なクリアランスＣを維持する必要がある。このようにクリアランスＣの調整に多大な時間や労力を必要とするため、生産性の低下およびコストの増大を来すという課題が発生する。

この発明、上記の課題に鑑みてなされたものであり、十分な加工精度を得ることができる上さらに、生産性の向上およびコストの削減を図ることができる鍛造加工方法および鍛造加工装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。

［１］鍛造素材が設置される成形凹部を有するダイスと、前記成形凹部内の鍛造素材を加圧して塑性変形させるパンチと備え、ベース板上における内周部に複数の凸部が設けられた凸部付鍛造加工品を密閉鍛造によって製造するようにした鍛造加工装置であって、
前記ダイスおよび前記パンチのうち、一方側の型における前記成形面に前記凸部を成形するための凸部成形孔が設けられ、
他方側の型における前記ベース板内周部に対応する部分が主成形部として構成されるとともに、前記ベース板外周部に対応する部分が前記主成形部に対し加圧方向に沿って進退自在な低圧成形部として構成され、
前記パンチにより鍛造素材を加圧した際に、前記主成形部に対し前記低圧成形部を付勢手段の付勢力に抗して反加圧方向に後退させることにより、前記ダイスおよび前記パンチ間のベース板成形用キャビティ内において塑性流動する鍛造素材としてのメタルのうち、前記ベース板外周部に対応するメタルの圧力が軽減されるように構成されていることを特徴とする鍛造加工装置。

［２］前記一方側の型は、前記ダイスによって構成されるとともに、
前記他方側の型は、前記パンチによって構成されている前項１に記載の鍛造加工装置。

［３］前記一方側の型における前記低圧成形部は、前記ベース板外周部の全周に対応して設けられている前項１または２に記載の鍛造加工装置。

［４］前記低圧成形部は複数設けられ、各低圧成形部は、前記主成形部に対し付勢手段の付勢力に抗してそれぞれ個別に反加圧方向に後退可能に設けられている前項１〜３のいずれか１項に記載の鍛造加工装置。

［５］前記凸部成形孔はフィンを成形するためのフィン成形孔によって構成されている前項１〜４のいずれか１項に記載の鍛造加工装置。

［６］前記凸部付鍛造加工品としてヒートシンクを製造するようにした前項１〜５のいずれか１項に記載の鍛造加工装置。

［７］鍛造素材が設置される成形凹部を有するダイスと、前記成形凹部内の鍛造素材を加圧して塑性変形させるパンチとを用いる密閉鍛造によって、ベース板上における内周部に複数の凸部が設けられた凸部付鍛造加工品を製造するようにした鍛造加工方法であって、
前記ダイスおよび前記パンチのうち、一方側の型における前記成形面に前記凸部を成形するための凸部成形孔が設けられ、
他方側の型における前記ベース板内周部に対応する部分が主成形部として構成されるとともに、前記ベース板外周部に対応する部分が前記主成形部に対し加圧方向に沿って進退自在な低圧成形部として構成され、
前記パンチにより鍛造素材を加圧した際に、前記主成形部に対し前記低圧成形部を付勢手段の付勢力に抗して反加圧方向に後退させることにより、前記ダイスおよび前記パンチ間のベース板成形用キャビティ内において塑性流動する鍛造素材としてのメタルのうち、前記ベース板外周部に対応するメタルの圧力を軽減するようにしたことを特徴とする鍛造加工方法。

発明［１］［２］の鍛造加工装置によれば、パンチ等の他方側の型における外周部の低圧成形部を、内周部の主成形部に対し反加圧方向に後退可能に構成して、パンチにより鍛造素材を加圧した際に、低圧成形部を後退させることによって、キャビティ内の外周部のメタルの圧力を軽減するようにしているため、キャビティ内における外周部と内周部との間でメタルの圧力をほぼ均等に調整することができ、各凸部成形孔内にスムーズに等速でメタルを充填することができる。このため全ての凸部成形孔内に十分にメタルを充填することができ、充填不足の発生を防止できて、凸部高さを全て均一に設定することができ、高精度かつ高品質の鍛造加工品を確実に作製することができる。また本発明は、ダイスおよびパンチ間のクリアランスが実質的に形成されない密閉鍛造であるため、開放鍛造のようにクリアランスの調整に多大な時間や労力を必要とせず、その分、生産性の向上およびコストの削減を図ることができる。

発明［３］の鍛造加工装置によれば、他方側の型における全周を低圧成形部として形成しているため、キャビティ内のメタルの圧力を周方向の全域において均等に調整することができ、全ての凸部成形孔内により一層確実にメタルを確実に充填することができ、一層加工精度を向上させることができる。

発明［４］の鍛造加工装置によれば、低圧成形部が複数設けられるため、各低圧成形部毎にキャビティ内の外周部のメタル圧力を調整することができ、キャビティ内の圧力バランスを細かく微調整することができ、より一層加工精度を向上させることができる。

発明［５］［６］の鍛造加工装置によれば、ベース板上にフィンが成形されたヒートシンクを製造することができる。

発明［７］の鍛造加工方法によれば、上記と同様に高精度かつ高品質の鍛造加工品を確実に作製できるとともに、生産性の向上およびコストの削減を図ることができる。

図１はこの発明の実施形態である鍛造加工装置を概略的に示す断面図である。図２は実施形態の鍛造加工装置の要部を概略的に示す断面図であって、図（ａ）は成形開始直前の状態における断面図、図（ｂ）は鍛造素材の加圧直後の状態における断面図、図（ｃ）は鍛造素材の加圧進行中の状態における断面図、図（ｄ）は成形終了直後の状態における断面図、図（ｅ）は鍛造加工品の排出途中の状態における断面図である。図３Ａは実施形態の鍛造加工装置によって製造されたヒートシンクを示す表面図である。図３Ｂは実施形態のヒートシンクを示す側面図である。図３Ｃは実施形態のヒートシンクを表面側から見た斜視図である。図３Ｄは実施形態のヒートシンクを裏面側から見た斜視図である。図４Ａはこの発明の第１変形例である鍛造加工装置によって製造されたヒートシンクを裏面側から見た斜視図である。図４Ｂはこの発明の第２変形例である鍛造加工装置によって製造されたヒートシンクを裏面側から見た斜視図である。図４Ｃはこの発明の第３変形例である鍛造加工装置によって製造されたヒートシンクを裏面側から見た斜視図である。図４Ｄはこの発明の第４変形例である鍛造加工装置によって製造されたヒートシンクを裏面側から見た斜視図である。図５Ａは従来の開放鍛造タイプの鍛造加工装置を概略的に示す断面図である。図５Ｂは従来の密閉鍛造タイプの鍛造加工装置を概略的に示す断面図である。

図１および図２はこの発明の実施形態である鍛造加工装置としてのダイセット（鍛造加工金型）を概略的に示す断面図である。本実施形態においては、図１および図２に示す鍛造加工装置を用いて密閉鍛造加工を行って、図３Ａ〜図３Ｄに示すようにフィン付鍛造加工品（凸部付鍛造加工品）としてのヒートシンク９を製造するものである。

まず始めに、本実施形態において製造されるヒートシンク９の構成について説明する。図３Ａ〜図３Ｄに示すように、本実施形態のヒートシンク９は、平面視矩形状のベース板９１を備えている。ベース板９１の外周部の全周はフランジ部９２として構成されるとともに、フランジ部９３を除く内周部はピン形成領域９３として構成されている。さらにベース板９１の表面側におけるピン形成領域９２には多数のピンフィン９５が一体に形成されている。またベース板９１のフランジ部９３には、その裏面側が裏面方向に膨出するように膨出部９４が形成されて、フランジ部９３がピン形成領域９２に比べて肉厚が厚く形成されている。本実施形態においては、ピンフィン９５によって凸部が構成されている。

一方、上記ヒートシンク９を製造するための本実施形態の鍛造加工装置は図１および図２に示すように、下金型としてのダイス１と、ダイス１を設置面に支持するアンビル２と、上金型としてのパンチ３と、パンチ３を支持するパンチプレート４とを基本的な構成要素として備えている。本実施形態においては、ダイス１によって一方側の型が構成されるとともに、パンチ３によって他方側の型が構成されている。

ダイス１は、その上面側に下方に凹陥形成された成形凹部１１を有している。ダイス１における成形凹部１１の底壁には、鍛造加工品としてのヒートシンク９の多数のピンフィン９５に対応して多数のフィン成形孔１２が形成されている。各フィン成形孔１２は、成形凹部１１の底壁を上下方向に貫通するように形成されており、各フィン成形孔１２の上端が成形凹部１１の底面に開放されるとともに、下端がダイス下面に開放されている。本実施形態においては、フィン成形孔１２によって凸部成形孔が構成されている。

またダイス１の各フィン成形孔１２には、上下方向に沿って昇降自在にノックピン１５がそれぞれ収容されている。

ダイス１を支持するアンビル２は内部が上下方向に貫通しており、その貫通孔内にピンプレート２１が上下方向に沿って昇降自在に取り付けられている。このピンプレート２１には上記ノックピン１５の下端が支持され、さらにピンプレート２１は、ロッド２２を介して図示しないエジェクターに接続されている。そしてエジェクターの駆動によってロッド２２が昇降することによって、ピンプレート２１がノックピン１５と共に昇降するように構成されている。

パンチ３は、ダイス１の成形凹部１１内に打ち込み可能に構成されており、パンチ３が成形凹部１１内に打ち込まれた際に、ダイス１の成形面（成形凹部底面）と、パンチ３の成形面（下端面）との間には、ヒートシンク９のベース板９１を成形するためのキャビティ１０が形成されるように構成されている。

本実施形態においてパンチ３は、鍛造加工品としてのヒートシンク９のピン形成領域９２に対応する平面視矩形状の主成形部３２と、ヒートシンク９のフランジ部９３に対応し、かつ主成形部３２の外周に配置される角筒状（平面視角環状）の低圧成形部３３とを備えている。低圧成形部３３は、主成形部３２に上下方向（加圧方向）に沿ってスライド自在（進退自在）に外嵌されている。

主成形部３２はパンチプレート４の下面に支持されるとともに、低圧成形部３３はコイルばね３５を介してパンチプレート４の下面に支持されている。本実施形態においては、コイルばね３５が、弾性圧縮変形することによって低圧成形部３３を加圧方向（下方向）に付勢する付勢手段を構成するものである。なお後述するが、本発明において、付勢手段はコイルばね等のばねに限定されるものではない。

また図示しないプレス機等の駆動手段の駆動によってパンチプレート４は上下方向に昇降駆動自在に構成されており、この昇降に連動してパンチ３としての主成形部３２および低圧成形部３３が昇降するように構成されている。そしてパンチ３が降下した際には、そのパンチ３の先端部（下端部）がダイス１の成形凹部１１内に挿入されて、後述するように成形凹部１１内の鍛造素材Ｗが加圧されて塑性変形するようになっている。なお本実施形態の鍛造加工装置は、パンチ３の外周側面とダイス成形凹部１１の内周側面との間にクリアランスが実質的に形成されない密閉鍛造タイプである。

以上のように構成された本実施形態の鍛造加工装置において、成形を開始する前には予め、ダイス１やパンチ３等の金型に対し、必要に応じて潤滑剤を塗布したり、加熱処理を施すが、これらの潤滑剤の塗布や加熱処理は必ずしも行う必要はない。

本実施形態において鍛造素材Ｗの材料は特に限定されるものではないが、アルミニウム、銅、鉄（これらの合金も含む）等が多く用いられ、特に熱伝導性の高い材料が好んで用いられる。

さらに鍛造素材Ｗの形状は特に限定されるものではなく、平面視矩形状、円形状、異形状等、どのような形状のものを用いても良いが、平面形状がダイス成形凹部１１の平面形状に対応する矩形状のものを使用するのが良い。特に鍛造素材Ｗは、成形凹部１１内に隙間なく配置できるような形状のものを使用するのが好ましい。すなわち、成形凹部１１内に隙間なく配置できる鍛造素材Ｗを使用した場合、成形凹部１１に対する鍛造素材Ｗの位置決めが図られるため、パンチ打込時に鍛造素材Ｗが位置ずれするのを防止でき、高精度で鍛造加工を行うことができる。ここで本実施形態において、鍛造素材Ｗを成形凹部１１に隙間なく配置できる状態とは具体的には、鍛造素材Ｗの外周端面と成形凹部１１の内周側面との間の間隔が３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下に調整されている場合である。

また鍛造素材Ｗの製造方法も特に限定されるものではなく、圧延材からトリミングや機械加工して切り出したもの、フラット形状や丸形状の押出材を切断したもの、角形状や丸形状の連続鋳造棒を切断したり切り出したものが好んで用いられる。

また鍛造素材Ｗは、焼きなまし処理（Ｏ処理）を行っても良いし、素材表面に潤滑剤を付着させる潤滑処理を行っても良い。さらに鍛造素材Ｗに対する焼きなまし処理は、潤滑処理を行った後に行っても良い。

鍛造素材Ｗとしてアルミニウムを用いる場合、鍛造素材Ｗを予め加熱しておくのが良い。この加熱温度は特に限定されるものではないが、４００℃〜６００℃程度に加熱するのが良い。もっとも本発明においては、鍛造素材Ｗを加熱せずに、冷間鍛造で行うようにしても良い。

本実施形態においては鍛造素材Ｗとしては、キャビティ１０の形状に合わせた６面体形状（矩形板形状）のものが採用されている。この６面体形状の鍛造素材Ｗは必要に応じて角部を面取り加工するようにしても良い。

本実施形態の鍛造加工装置によってヒートシンク９の生産を開始する場合には図２（ａ）に示すように、パンチ３を上昇させる一方、ピンプレート２１の降下により各ノックピン１５を所定位置（フィン高さに対応する位置）まで降下させておいて、各ピン成形孔１２の上部をフィン高さに相当する分だけ空隙にしておく。なお後述するように各ピン成形孔１２において背圧鍛造を行う場合には、各ノックピン１５を上記所定位置よりも高い位置に配置しておくことになる。

この状態で、ダイス１の成形凹部１１内に鍛造素材Ｗを投入設置する。その後同図（ｂ）に示すようにパンチ３を降下させて鍛造素材Ｗを加圧して、鍛造素材Ｗを構成するメタル（金属材料）Ｍを塑性流動させる。この加圧時においては同図（ｃ）に示すように、パンチ３の成形面にメタルＭの圧力が作用することによって、パンチ３はその低圧成形部３３が主成形部３２に対し上方（反加圧方向）に後退させつつ降下していく。ここで本実施形態においては、低圧成形部３３を主成形部３２に対し後退させる場合とは、ダイス１に対し、主成形部３２が降下しつつ低圧成形部３３が上昇する場合、ダイス１に対し、主成形部３２が降下しつつ低圧成形部３３が停止している場合、ダイス１に対し、主成形部３２が降下しつつ低圧成形部３３が主成形部３２よりも低速で降下する場合のいずれの場合も含まれる。

このように低圧成形部３３が主成形部３２に対し後退しつつパンチ３が降下することによって、キャビティ１０内における低圧成形部３３に対応する部分（ベース板９１のフランジ部９３に対応する部分）のメタルＭの圧力が低減された状態で、キャビティ１０内のメタルＭが各フィン成形孔１２内に充填されていく。これによりキャビティ１０内のメタルＭのうち、外周縁部のフィン成形孔１２に対応するメタルＭの圧力と、内周部のフィン成形孔１２に対応するメタルＭの圧力との間でバランスが図られて、各フィン成形孔１２内にほぼ均等な圧力でメタルＭが充填されていく。このため同図（ｄ）に示すようにフィン成形孔１２の位置にかかわらず、各フィン成形孔１２内に等速でメタルＭが充填されていき、内周部のフィン成形孔１２等にメタルＭの充填不足等の不具合が発生するのを防止でき、全てのフィン成形孔１２にメタルＭが確実に充填される。

一方、パンチ３の低圧成形部３３が上方に移動する分、キャビティ１０内の外周部の上方に空隙部が形成されるが、この空隙部内にもメタルＭが充填されることにより、既述した通りヒートシンク９におけるフランジ部９２の裏面側に膨出部９４が形成されることになる。

なおフィン成形孔１２において背圧鍛造を行う場合には、既述した通り各ノックピン１５を高い位置に配置しておき、各フィン成形孔１２内にメタルＭが充填される際に、その充填時のメタルＭの圧力を受け止めつつ（背圧を付与しつつ）、各ノックピン１５をピンプレート２１と共に降下させることになる。

こうしてキャビティ１０およびフィン成形孔１２内にメタルＭが充填されて、ヒートシンク９を構成する鍛造加工品（鍛造素形材）が成形される。

その後同図（ｅ）に示すように、パンチ３を上昇させた後、各ノックピン１５をピンプレート２１と共に上昇させることにより、鍛造加工品（ヒートシンク９）をダイス成形凹部１１から突き上げ、鍛造素形材をダイス１から排出する。

本実施形態においては、このような動作が繰り返し行われることによって、図３Ａ〜図３Ｄに示すように鍛造加工品を順次製造するものである。

こうして得られた鍛造加工品（鍛造素形材）は、そのまま加工せずにそのまま最終製品として採用する場合もあるが、通常は、切削加工等の機械加工が施されて、最終製品とするものである。

鍛造素形材に加工を施す場合、例えばフランジ部９２において裏面側の膨出部９４をバリとして切削加工等によって切除して、フランジ部９２を薄肉に形成したり、あるいはフランジ部９２の全部または一部をバリとして切削加工等によって切除するようにする。

以上のように本実施形態の鍛造加工装置によれば、パンチ３における外周部の低圧成形部３３を、内周部の主成形部３２に対し反加圧方向に後退可能に構成して、パンチ３により鍛造素材Ｗを加圧した際に、低圧成形部３３を後退させることによって、キャビティ１０内の外周部のメタルＭの圧力を軽減するようにしているため、キャビティ１０内における外周部と内周部との間でメタルＭの圧力をほぼ均等に調整することができ、全てのフィン成形孔１２内にスムーズに等速でメタルＭを充填することができる。このため全てのフィン成形孔１２内に十分にメタルＭを充填することができ、充填不足の発生を防止できて、ヒートシンク９におけるフィン高さを全て均一に設定することができ、高精度かつ高品質のヒートシンク９を確実に作製することができる。

さらに本実施形態の鍛造加工装置においては、パンチ３の外周部全域（全周）を低圧成形部３３として形成しているため、キャビティ１０内のメタルＭの圧力を周方向の全域において均等に調整することができ、全てのフィン成形孔１２内により一層確実にメタルＭを十分に充填することができ、より一層加工精度を向上できて、ヒートシンク９の品質をより向上させることができる。

また本実施形態の鍛造加工装置は、密閉鍛造を行うものであるため、ダイス１およびパンチ３間にクリアランスがほとんどなく、パンチ３をダイス１に打ち込んだ際にパンチ３のダイス１に対する位置決めを正確に行うことができる。従ってこの点においても加工精度を向上させることができ、より一層高い品質のヒートシンク９を製作することができる。

また本実施形態の鍛造加工装置は、ダイス１およびパンチ３間のクリアランスが実質的に形成されない密閉鍛造を行うものであるため、開放鍛造のようにクリアランスの調整に多大な時間や労力を必要とせず、その分、生産性の向上およびコストの削減を図ることができる。

なお上記実施形態においては、パンチ３の外周部全域を低圧成形部３３に形成するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、パンチ３の外周部の一部に低圧成形部３３を形成しても良いし、低圧成形部３３を複数形成するようにしても良い。例えばパンチ３の周囲４辺部のうち、対向する２辺部を、付勢手段の付勢力に抗して反加圧方向にそれぞれ個別に後退可能な低圧成形部３３として構成することによって、図４Ａに示すように矩形状のベース板９１の裏面側における周囲４辺のうち、対向する２辺部に裏面側に膨出するように膨出部９４が形成された鍛造加工品（ヒートシンク９）を製造するようにしても良い。さらにパンチ３の周囲４辺を、それぞれ個別に後退可能な低圧成形部３３として構成することによって、図４Ｂに示すように矩形状のベース板９１の裏面側における周囲４辺のうち、対向するいずれか２辺部に裏面側に大きく膨出した膨出部９４ａと、対向する残り２辺部に少し膨出した膨出部９４ｂとが形成された鍛造加工品（ヒートシンク９）を製造するようにしても良い。さらにパンチ３の周囲４辺のうち、対向する２辺部に２つずつそれぞれ個別に後退可能な低圧成形部３３を形成することによって、図４Ｃに示すように矩形状のベース板９１の裏面側における周囲４辺のうち、対向する２辺部のそれぞれ２箇所に膨出部９４が形成された鍛造加工品（ヒートシンク９）を製造するようにしても良い。さらにパンチ３の外周端縁から少し内側の部分を、平面視角環状の低圧成形部３３として形成することによって、図４Ｄに示すように矩形状のベース板９１の裏面側における外周端縁から少し内側の部分に平面視角環状の膨出部９４が形成された鍛造加工品（ヒートシンク９）を製造するようにしても良い。

上記図４Ａ〜図４Ｃに示すように、パンチ３における低圧成形部３３を複数設けてそれぞれ個別に可動するように構成した場合には、各低圧成形部３３毎に、キャビティ１０内における外周部のメタルＭの圧力を調整することができる。従ってキャビティ１０内のメタルＭの圧力バランスを細かく微調整することができ、なお一層加工精度を向上させることができる。

また上記実施形態においては、ベース板９１が矩形状のヒートシンク９を製造する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、製造する鍛造加工品のベース板の形状は限定されるものではない。例えばベース板の平面形状が多角形状、円形状、楕円形状、異形状の鍛造加工品を製造するようにしても良い。言うまでもなく、製造する鍛造加工品のベース板形状に合わせて、ダイスの成形凹部やパンチを設計することになる。

また本実施形態においては、付勢手段としてコイルばね３５を例示しているが、本発明において付勢手段は特に限定されるものではなく、既述した通りパンチ３で鍛造素材Ｗを加圧して低圧成形部３３が主成形部３２に対し反加圧方向に後退（上昇）した際に、その後退方向の圧力を受け止めつつ進出方向（下方向）に付勢力を付与できる手段であればどのようなものを採用しても良い。例えばコイルばね３５以外の付勢手段としては、ガススプリングや、プレス機等に付帯された油圧シリンダ、空圧シリンダ、サーボモータ等を用いることができる。プレス機に付帯した付勢手段を用いる場合には、プレス機の設定条件を変更することによって付勢力（圧力）を任意に調整することができる。またプレス機に付帯しないばねやガススプリング等の付勢手段を用いる場合であっても、サイズや種類等を変更することによって付勢力を容易に調整することができる。

また上記実施形態においては、ピンフィン９５を有するヒートシンク９を製造する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、ヒートシンクに形成されるフィンの形状は特に限定されるものではない。例えばフィンの形状を、矩形板状、円板状、楕円板状等のプレートフィン、立方形状、直方体形状等のブロック状フィン、羽翼形状等の異形状のフィン等に形成するようにしても良い。

さらに上記実施形態においては、鍛造加工品としてフィンを有するヒートシンク９を製造する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、ベース板上にフィン以外の凸部が複数形成された鍛造加工品を製造するようにしても良い。

また上記実施形態においては、一方側の型をダイス１とし、他方側の型をパンチ３として構成する場合、つまりダイス１側にフィン成形孔１２を形成し、パンチ３側に低圧成形部３３を形成することにより、前方押出でフィン（凸部）を形成するような鍛造加工を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、一方側の型をパンチとし、他方側の型をダイスとして構成するようにしても良い。すなわち本発明においては、パンチの先端面にフィン成形孔（凸部成形孔）を形成し、ダイスにおける成形凹部の底壁外周部を、反加圧方向（下方向）に後退可能な低圧成形部として形成することにより、後方押出でフィン（凸部）を形成するような鍛造加工を行うようにしても良い。

この発明の鍛造加工装置は、ベース板上にピンフィン等のフィンが多数設けられたヒートシンクのような凸部付鍛造加工品を製造する際に好適に用いることができる。

１：ダイス
１０：キャビティ
１１：成形凹部
１２：フィン成形孔（凸部成形孔）
３：パンチ
３２：主成形部
３３：低圧成形部
３５：コイルばね（付勢手段）
９：ヒートシンク（凸部付鍛造加工品）
９１：ベース板
９２：フランジ部（ベース板外周部）
９３：ピン形成領域（ベース板内周部）
９５：ピンフィン（凸部）
Ｍ：メタル
Ｗ：鍛造素材

Claims

鍛造素材が設置される成形凹部を有するダイスと、前記成形凹部内の鍛造素材を加圧して塑性変形させるパンチと備え、ベース板上における内周部に複数の凸部が設けられた凸部付鍛造加工品を密閉鍛造によって製造するようにした鍛造加工装置であって、
前記ダイスおよび前記パンチのうち、一方側の型における前記成形面に前記凸部を成形するための凸部成形孔が設けられ、
他方側の型における前記ベース板内周部に対応する部分が主成形部として構成されるとともに、前記ベース板外周部に対応する部分が前記主成形部に対し加圧方向に沿って進退自在な低圧成形部として構成され、
前記パンチにより鍛造素材を加圧した際に、前記主成形部に対し前記低圧成形部を付勢手段の付勢力に抗して反加圧方向に後退させることにより、前記ダイスおよび前記パンチ間のベース板成形用キャビティ内において塑性流動する鍛造素材としてのメタルのうち、前記ベース板外周部に対応するメタルの圧力が軽減されるように構成されていることを特徴とする鍛造加工装置。
前記一方側の型は、前記ダイスによって構成されるとともに、
前記他方側の型は、前記パンチによって構成されている請求項１に記載の鍛造加工装置。
前記一方側の型における前記低圧成形部は、前記ベース板外周部の全周に対応して設けられている請求項１または２に記載の鍛造加工装置。
前記低圧成形部は複数設けられ、各低圧成形部は、前記主成形部に対し付勢手段の付勢力に抗してそれぞれ個別に反加圧方向に後退可能に設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の鍛造加工装置。
前記凸部成形孔はフィンを成形するためのフィン成形孔によって構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の鍛造加工装置。
前記凸部付鍛造加工品としてヒートシンクを製造するようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の鍛造加工装置。
鍛造素材が設置される成形凹部を有するダイスと、前記成形凹部内の鍛造素材を加圧して塑性変形させるパンチとを用いる密閉鍛造によって、ベース板上における内周部に複数の凸部が設けられた凸部付鍛造加工品を製造するようにした鍛造加工方法であって、
前記ダイスおよび前記パンチのうち、一方側の型における前記成形面に前記凸部を成形するための凸部成形孔が設けられ、
他方側の型における前記ベース板内周部に対応する部分が主成形部として構成されるとともに、前記ベース板外周部に対応する部分が前記主成形部に対し加圧方向に沿って進退自在な低圧成形部として構成され、
前記パンチにより鍛造素材を加圧した際に、前記主成形部に対し前記低圧成形部を付勢手段の付勢力に抗して反加圧方向に後退させることにより、前記ダイスおよび前記パンチ間のベース板成形用キャビティ内において塑性流動する鍛造素材としてのメタルのうち、前記ベース板外周部に対応するメタルの圧力を軽減するようにしたことを特徴とする鍛造加工方法。