JP2022188995A - 金属樹脂複合体を製造するための金型、装置、および方法 - Google Patents

金属樹脂複合体を製造するための金型、装置、および方法 Download PDF

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涼平 伊原
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Abstract

【課題】１組の金型により金属樹脂複合体を製造するための金型、装置、および方法において、金属部材の成形精度を向上する。【解決手段】金属部材１０をプレス成形し、プレス成形された金属部材１０と樹脂材とを一体成形して金属樹脂複合体を製造するための金型１００は、金属部材１０および樹脂材を挟み込む上型１１０および下型１２０を備える。上型１１０は、金属部材１０をプレス成形するための第１プレス面１１１ａと、金属部材１０と樹脂材とを一体成形するための第２プレス面１１１ｂとを備える。第１プレス面１１１ａと下型１２０との間の距離ｄ１１は、第２プレス面１１１ｂと下型１２０との間の距離ｄ１２よりも短い。【選択図】図４

Description

本発明は、金属樹脂複合体を製造するための金型、装置、および方法に関する。
金属部材および熱硬化性を有する樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための装置が知られている（例えば特許文献１）。上記金属樹脂複合体は、上記装置とは別のプレス装置によって予めプレス成形された金属部材と、樹脂材とを上記装置によりプレス成形することで一体に成形される。つまり、上記金属樹脂複合体の製造には、金属部材をプレス成形するための金型と、金属部材と樹脂材とを一体に成形するための金型とを使用する。
特開２０２０－１０４４１１号公報
上記金属樹脂複合体を１組の金型を用いて成形する場合、金属部材を所定の形状にプレス成形した後、金属部材のプレス成形に用いた金型を使用して金属部材と樹脂材とをプレス成形する。この場合、金型のキャビティは、金属樹脂複合体の形状、つまり金属部材と樹脂材とが一体成形された最終形状に合わせて設計されるため、下型に沿った金属部材のプレス成形が難しく、金属部材の成形精度が低下するおそれがある。
本発明は、１組の金型により金属樹脂複合体を製造するための金型、装置、および方法において、金属部材の成形精度の向上を図ることを目的とする。
本発明の第１の態様は、
金属部材をプレス成形し、プレス成形された前記金属部材と樹脂材とを一体成形して金属樹脂複合体を製造するための金型であって、
前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型を備え、
前記上型は、
前記金属部材をプレス成形するための第１プレス面と、
前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形するための第２プレス面と
を備え、
前記金属部材をプレス成形するときに、前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、前記第２プレス面と前記下型との間の距離よりも短い、金型を提供する
金属部材のプレス成形と、金属部材と樹脂材との一体成形とを１組の金型で行う場合において、上型の成形面と下型の成形面とが、上型と下型とが閉じた状態で、金属部材と樹脂材との厚みの分だけ離間している金型を用いると、金属部材を上型の成形面と下型の成形面により押圧することができず、金属部材を下型の成形面の形状に沿わせて成形できない。これに対して、この構成によれば、金属部材を成形するための第１プレス面と下型との間の距離が、金属部材と樹脂材とを一体成形するための第２プレス面と下型との間の距離よりも短いため、金属部材のプレス成形時に金属部材が下型の形状に沿いやすくなる。その結果、金属部材の成形精度を向上できる。
前記上型と前記下型が閉じられた状態において、前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、少なくとも部分的に前記金属部材の厚みと等しく設定されてもよい。
ここで、「等しく」とは設計上の設定である。また、「等しく」とは、厳密な意味で等しい場合に限定されない。つまり、第１プレス面と下型との間の距離が金属部材の厚みと厳密に等しくなっている必要はない。「等しく」とは、厳密な意味での「等しく」と、金属部材の成形精度が許容される範囲内で厳密な意味での「等しく」から若干ずれた形態とを含む。
この構成によれば、第１プレス面と下型との間の距離が少なくとも部分的に金属部材の厚みと等しく設定されるので、金属部材を下型の成形面の形状に沿って成形できる。その結果、金属部材の成形精度を向上できる。
前記金属樹脂複合体は、長手方向に垂直な断面において、水平方向に延びた底壁部と、前記底壁部の両端から立ち上がる側壁部とを有し、前記上型は、前記第１プレス面と前記第２プレス面とを含み、前記底壁部を成形する第１成形上面と、前記側壁部を成形する第２成形上面とを備え、前記第１プレス面は、前記第２成形上面と連なって設けられていてもよい。
この構成によれば、金属樹脂複合体の底壁部と側壁部とが形成する角部の周辺を第１プレス面により押圧できるので、前記角部の成形精度を向上できる。
前記第１プレス面は、前記長手方向に沿って断続的に複数配置されていてもよい。
この構成によれば、第１プレス面が長手方向に沿って断続的に複数配置されているので、金属部材と樹脂材とを一体成形するときに、樹脂材は、第１プレス面が配置されていない部分を通って第２成形上面と金属部材との間に流れ込む。これにより、金属部材と樹脂材とが一体成形された側壁部を成形できる。
前記上型は、前記第２プレス面が形成された上型本体と、前記第１プレス面が形成され、前記上型本体に対して移動可能に取り付けられた可動部とを備え、前記可動部は、前記第１プレス面が前記第２プレス面よりも前記下型に近い突出位置と、前記第１プレス面と前記第２プレス面とが面一である退避位置とに移動可能であってもよい。
この構成によれば、可動部が突出位置にある状態で金属部材をプレス成形し、可動部が退避位置にある状態で金属部材と樹脂材とを一体成形することで、成形された金属樹脂複合体において樹脂材が除去された部分が形成されず、金属樹脂複合体の強度の低下を抑制できる。
本発明の第２の態様は、
金属部材をプレス成形し、プレス成形された前記金属部材と樹脂材とを一体成形して金属樹脂複合体を製造するための装置であって、
前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型と、
前記上型および前記下型の少なくとも一方を鉛直方向に移動させる駆動部と
を備え、
前記上型は、
前記金属部材をプレス成形するための第１プレス面と、
前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形するための第２プレス面と
を備え、
前記金属部材をプレス成形するときに、前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、前記第２プレス面と前記下型との間の距離よりも短い、装置を提供する。
金属部材のプレス成形と、金属部材と樹脂材との一体成形とを１組の金型で行う場合において、上型の成形面と下型の成形面とが、上型と下型とが閉じた状態で、金属部材と樹脂材との厚みの分だけ離間している金型を用いると、金属部材を上型の成形面と下型の成形面により押圧することができず、金属部材を下型の成形面の形状に沿わせて成形できない。これに対して、この構成によれば、金属部材を成形するための第１プレス面と下型との間の距離が、金属部材と樹脂材とを一体成形するための第２プレス面と下型との間の距離よりも短いため、金属部材のプレス成形時に金属部材が下型の形状に沿いやすくなる。その結果、金属部材の成形精度を向上できる。
本発明の第３の態様は、
金属部材をプレス成形し、プレス成形された前記金属部材と樹脂材とを一体成形して金属樹脂複合体を製造するための方法であって、
前記金属部材をプレス成形するための第１プレス面と、前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形するための第２プレス面とを有する上型と、下型とを準備し、
前記上型と前記下型とを閉じて、前記上型の前記第１プレス面と前記下型とによって前記金属部材をプレス成形し、
前記上型と前記下型とを開いて、プレス成形された前記金属部材の上に前記樹脂材を配置し、
前記上型と前記下型とを閉じて、前記上型の前記第２プレス面と前記下型とによって前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形する
ことを含み、
前記金属部材をプレス成形するときに、前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、前記第２プレス面と前記下型との間の距離よりも短い、方法を提供する。
金属部材のプレス成形と、金属部材と樹脂材との一体成形とを１組の金型で行う場合において、上型の成形面と下型の成形面とが、上型と下型とが閉じた状態で、金属部材と樹脂材との厚みの分だけ離間している金型を用いると、金属部材を上型の成形面と下型の成形面により押圧することができず、金属部材を下型の成形面の形状に沿わせて成形できない。これに対して、この構成によれば、金属部材を成形するための第１プレス面と下型との間の距離が、金属部材と樹脂材とを一体成形するための第２プレス面と下型との間の距離よりも短いため、金属部材のプレス成形時に金属部材が下型の形状に沿いやすくなる。その結果、金属部材の成形精度を向上できる。
本発明によれば、１組の金型により金属樹脂複合体を製造するための金型、装置、および方法において、金属部材の成形精度を向上できる。
本発明の第１実施形態に係る金属樹脂複合体の斜視図。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図。 第１実施形態に係る上型の斜視図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第１工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第２工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第３工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第４工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第５工程を示す断面図。 第２実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第１工程を示す断面図。 第２実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第２工程を示す断面図。 第２実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第３工程を示す断面図。 第２実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第４工程を示す断面図。 第２実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第５工程を示す断面図。 第２実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第６工程を示す断面図。 第２実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第７工程を示す断面図。 第３実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第１工程を示す断面図。 第３実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第２工程を示す断面図。 第３実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第３工程を示す断面図。 第３実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第４工程を示す断面図。 第３実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第５工程を示す断面図。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態として、金属樹脂複合体を製造するための金型、装置、および方法について説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２を参照して、本実施形態で製造される金属樹脂複合体１は、金属板（金属部材）１０と、樹脂材２０とを含んでいる。図２に示すように、金属樹脂複合体１は、長手方向に垂直な断面においてハット形をしている。詳細には、ハット形状を有する金属板１０の内面（凹面）に樹脂材２０が固着されることによって金属樹脂複合体１が構成されている。ただし、金属樹脂複合体１の形状は、ハット形に限定されず、任意の形状であり得る。
金属樹脂複合体１は、水平方向に延びる底壁部２と、底壁部２の両端から立ち上がる側壁部３と、側壁部３から水平方向外側に延びるフランジ部４とを有している。また、側壁部３では、底壁部２からフランジ部４に向かって樹脂材２０の厚みが減少する段差部３ａが設けられている。底壁部２は金属板１０と樹脂材２０とからなり、側壁部３は金属板１０と樹脂材２０とからなり、フランジ部４は金属板１０のみからなる。より詳細には、側壁部３は、段差部３ａよりも底壁部２側では、金属板１０と樹脂材２０とからなり、段差部３ａよりもフランジ部４側では、金属板１０のみからなる。
図１に示すように、底壁部２には、８つ（図１では５つのみ示す）の穴２ａが設けられている。穴２ａは、樹脂材２０が存在しない空間である。穴２ａは、底壁部２の短手方向の両端に４つずつ設けられている。また、穴２ａは、底壁部２の長手方向に沿って断続的に並んでいる。より詳細には、穴２ａは、底壁部２の長手方向に沿って等間隔に並んで配置されている。
図３～８を参照して、本実施形態における金属樹脂複合体１を製造するための金型１００、装置５０、および方法について説明する。図面では、水平方向をＸ方向として示し、鉛直方向（上下方向）をＹ方向として示す。
本実施形態では、図４～８に示す第１～５工程を順に実行する中で２回のプレス成形を実行する。図４～６に示す第１～３工程で１回目のプレスを実行し、図６～８に示す第３～５工程で２回目のプレスを実行する。
図４を参照すると、本実施形態における金属樹脂複合体１を製造するための装置５０は、金型１００と、金型１００を駆動する駆動部１３０と、金型を加熱する加熱部１４０とを有している。なお、駆動部１３０および加熱部１４０は、プレス成形を実行可能な公知のものを使用でき、詳細を図示することなく概念図として図４にのみ示し、図５以降での図示を省略する。
金型１００は、金属板１０および樹脂材２０をプレス成形して金属樹脂複合体１を製造するものである。金型１００は、金属板１０および樹脂材２０を挟み込む上型１１０と下型１２０とを有している。本実施形態では、上型１１０がパンチとして構成され、下型１２０がダイとして構成されている。上型１１０は駆動部１３０によって鉛直方向に移動可能であり、即ち下型１２０に対して接近および離反可能に構成されている。ただし、駆動部１３０による金型１００の駆動態様については特に限定されず、駆動部１３０は上型１１０および下型１２０の少なくとも一方を鉛直方向に移動させるものであり得る。
図３及び図４を併せて参照すると、上型１１０は、底壁部２（図１参照）を成形する第１成形上面１１１と、側壁部３（図１参照）を成形する第２成形上面１１２と、フランジ部４（図１参照）を成形する第３成形上面１１３とを有している。本実施形態では、第１成形上面１１１および第３成形上面１１３は水平面として構成されており、第２成形上面１１２は第１成形上面１１１および第３成形上面１１３を接続するとともに鉛直方向から傾斜して構成されている。
本実施形態では、上型１１０には、第１成形上面１１１から下方に突出した８つの突起部１１４が設けられている。突起部１１４は、第１成形上面１１１の短手方向の両端に４つずつ設けられている。また、突起部１１４は、上型１１０の長手方向に沿って断続的に並んでいる。より詳細には、突起部１１４は、上型１１０の長手方向に沿って等間隔に並んで配置されている。
第１成形上面１１１は、突起部１１４の下側の端部に設けられた第１プレス面１１１ａと、突起部１１４よりも上方に設けられた第２プレス面１１１ｂとを備える。第１プレス面１１１ａおよび第２プレス面１１１ｂは、水平面として構成されている。また、第１プレス面１１１ａおよび第２プレス面１１１ｂはともに第２成形上面１１２と連なって設けられている。
本実施形態では、第２成形上面１１２に段差１１２ａが設けられている。段差１１２ａは、第１成形上面１１１から第３成形上面１１３に向かって一段上がるように設けられている。
下型１２０は、底壁部２（図１参照）を成形する第１成形下面１２１と、側壁部３（図１参照）を成形する第２成形下面１２２と、フランジ部４（図１参照）を成形する第３成形下面１２３とを有している。本実施形態では、第１成形下面１２１および第３成形下面１２３は水平面として構成されており、第２成形下面１２２は第１成形下面１２１および第３成形下面１２３を接続するとともに鉛直方向から傾斜して構成されている。第１成形下面１２１は第１成形上面１１１と対向して配置され、第２成形下面１２２は第２成形上面１１２と対向して配置され、第３成形下面１２３は第３成形上面１１３と対向して配置されている。
図４に示す第１工程では、成形前の平板状の金属板１０を下型１２０の上に載置する。
図５に示す第２工程では、上型１１０を下降させ、金属板１０を上型１１０と下型１２０とによって挟み込んで概ねハット形にプレス成形する。上型１１０と下型１２０が閉じられた状態において、第１成形上面１１１の第１プレス面１１１ａと第１成形下面１２１との間の距離ｄ１１は、金属板１０の厚みｔに対して、等しい（ｄ１１＝ｔ）。距離ｄ１１を金属板１０の厚みｔに対して等しく設定することで、金属板１０の成形精度を向上できる。また、第１成形上面１１１の第２プレス面１１１ｂと第１成形下面１２１との間の距離ｄ１２は金属板１０の厚みｔよりも大きく（ｄ１＞ｔ）、第３成形上面１１３と第３成形下面１２３との間の距離ｄ３は金属板１０の厚みｔと概略等しい（ｄ３＝ｔ）。また、段差１１２ａの下方における第２成形上面１１２と第２成形下面１２２との間の距離ｄ２１は金属板１０の厚みｔよりも大きく（ｄ２１＞ｔ）、段差１１２ａの上方における第２成形上面１１２と第２成形下面１２２との間の距離ｄ２２は金属板１０の厚みｔに対して概略等しいかまたはわずかに大きい（ｄ２２＝ｔまたはｄ２２＞ｔ）。特に、距離ｄ２２を金属板１０の厚みｔに対して等しく設定することで、後工程における樹脂材２０の充填圧を高めることができる。なお、本工程では、樹脂材２０（図４～７参照）は未だ充填されておらず、金属板１０のみを上型１１０と下型１２０とによって挟み込む。第１～２成形上面１１１～１１２と第１～２成形下面１２１～１２２（詳細には金属板１０）との間には、樹脂材２０を充填するためのキャビティＣが設けられている。
図６に示す第３工程では、上型１１０を上昇させる。このとき、金属板１０は最終形状（本実施形態ではハット形）に近い形状に成形されている。そして、金属板１０上には必要な寸法に裁断したシート状の樹脂材２０（プリプレグともいう。）を載置する。本実施形態では、ＳＭＣ（Sheet Molding Compound）法と称される成形法によって、当該樹脂材２０を高温高圧下で硬化させる（後述する第４工程参照）。本実施形態では、樹脂材２０として、樹脂にガラス繊維や炭素繊維を含侵させた繊維強化樹脂（FRP：Fiber Reinforced Plastic）を使用する。また、本実施形態では、樹脂材２０は、熱硬化性を有している。本工程では、樹脂材２０は未だ加熱されておらず、即ち硬化していない。なお、樹脂材２０は、シート状である必要はなく、任意の形状をとり得る。
図７に示す第４工程では、上型１１０を下降させ、金属板１０と樹脂材２０とを上型１１０と下型１２０とによって挟み込んでハット形にプレス成形する。このとき、キャビティＣには樹脂材２０が充填される。即ち、ＳＭＣ法によって、必要な寸法に裁断した樹脂材２０を金型１００に投入し、高温高圧下で硬化させる。本実施形態では、キャビティＣは、上型１１０と下型１２０（詳細には金属板１０）とによって挟み込まれて形成される段差１１２ａより下方の空間をいう。
キャビティＣに樹脂材２０が充填されるとき、樹脂材２０は、上型１１０の突起部１１４（図３に示す）と突起部１１４との間を通って、第２成形上面１１２と第２成形下面１２２との間の空間に流れ込む。これにより、側壁部３（図２に示す）に樹脂材２０が含まれるとともに、底壁部２（図１に示す）には、突起部１１４に対応する位置に穴２ａ（図１に示す）が形成される。
図８に示す第５工程では、上型１１０を上昇させる。金属板１０は、最終形状（本実施形態ではハット形）に成形され、金属板１０の上面（ハット形の凹面）には樹脂材２０が固着され、金属樹脂複合体１が形成されている。このようにして、製品としてのハット形の金属樹脂複合体１が製造される。
金属板１０のプレス成形と、金属板１０と樹脂材２０との一体成形とを１組の金型で行う場合において、上型の成形面と下型の成形面とが、上型と下型とが閉じた状態で、金属板１０と樹脂材２０との厚みの分だけ離間している金型を用いると、金属板１０を上型の成形面と下型の成形面とより押圧することができず、金属板１０を下型の成形面の形状に沿わせて成形できない。これに対して、本実施形態によれば、金属板１０を成形するための第１プレス面１１１ａが、金属板１０と樹脂材２０とを一体成形するための第２プレス面１１１ｂよりも下型に近いので、金属板１０のプレス成形時に金属板１０が下型１２０の形状に沿いやすくなる。その結果、金属板１０の成形精度を向上できる。
第１プレス面１１１ａと下型１２０の第１成形下面１２１との間の距離ｄ１１が少なくとも部分的に金属板１０の厚みｔと等しく設定されるので、金属板１０を下型１２０の第１成形下面１２１の形状に沿って成形できる。その結果、金属板１０の成形精度を向上できる。
第１プレス面１１１ａが第２成形上面１１２と連なって設けられているため、金属樹脂複合体１の底壁部２と側壁部３とが形成する角部の周辺を第１プレス面１１１ａにより押圧できるので、前記角部の成形精度を向上できる。
第１プレス面１１１ａが長手方向に沿って断続的に複数配置されているので、金属板１０と樹脂材２０とを一体成形するときに、樹脂材２０は、第１プレス面１１１ａが配置されていない部分を通って第２成形上面１１２と金属板１０との間に流れ込む。これにより、金属板１０と樹脂材２０とが一体成形された側壁部３を成形できる。
本実施形態の金型１００で製造された金属樹脂複合体１の底壁部２には、突起部１１４に対応する位置に穴２ａが形成されるため、金属樹脂複合体１の軽量化を図れる。また、底壁部２において穴２ａが形成された部分では、樹脂材２０を排除することなく金属板１０に対して穴開け加工等を施すことができる。
（第２実施形態）
図９～１５を参照して、第２実施形態における金属樹脂複合体１を製造するための金型１００、装置５０、および方法について説明する。
図９～１５に示す本実施形態では、上型１１０が分離したパンチ１１０ａおよびホルダー１１０ｂを有している。これに関する以外は、第１実施形態と実質的に同じである。従って、第１実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。
本実施形態では、上型１１０は、金属板１０を押さえるためのホルダー１１０ｂと、成形するためのパンチ１１０ａとを有している。ホルダー１１０ｂおよびパンチ１１０ａは、駆動部１３０（図２参照）によって独立して鉛直方向に移動可能となっている。
本実施形態では、図９～１５に示す第１～７工程を順に実行する中で２回のプレス成形を実行する。図９～１２に示す第１～４工程で１回目のプレスを実行し、図１２～１５に示す第４～７工程で２回目のプレスを実行する。
図９～１２に示す第１～４工程の１回目のプレスにおいて、第１実施形態と異なり、ホルダー１１０ｂがパンチ１１０ａよりも先に下降して金属板１０を押さえる。次いで、パンチ１１０ａが下降して金属板１０をプレス成形する。本実施形態の第１～４工程は、このようにパンチ１１０ａとホルダー１１０ｂの独立駆動以外については第１実施形態の第１～３工程と実質的に同じである。
図１２～１５に示す第４～７工程の２回目のプレスにおいても第１実施形態と異なり、ホルダー１１０ｂがパンチ１１０ａよりも先に下降して金属板１０を押さえる。次いで、パンチ１１０ａが下降して金属板１０をプレス成形する。本実施形態の第４～７工程は、このようにパンチ１１０ａとホルダー１１０ｂの独立駆動以外については第１実施形態の第３～５工程と実質的に同じである。
（第３実施形態）
図１６～２０を参照して、第３実施形態における金属樹脂複合体１を製造するための金型１００、装置５０、および方法について説明する。
図１６～２０に示す本実施形態では、上型１１０が上型本体１１５および可動部１１６有している。これに関する以外は、第１実施形態と実質的に同じである。従って、第１実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。
本実施形態では、上型１１０は、第２プレス面１１１ｂが形成された上型本体１１５と、第１プレス面１１１ａが形成され、上型本体１１５に対して移動可能に取り付けられた可動部１１６とを有している。可動部１１６は、図示しないシリンダによって、第１プレス面１１１ａが第２プレス面１１１ｂよりも下型１２０に近い突出位置と、第１プレス面１１１ａと第２プレス面１１１ｂとが面一である退避位置とに移動可能である。
本実施形態では、図１６～２０に示す第１～５工程を順に実行する中で２回のプレス成形を実行する。図１６～１８に示す第１～３工程で１回目のプレスを実行し、図１８～２０に示す第３～５工程で２回目のプレスを実行する。
図１６～１８に示す第１～４工程の１回目のプレスにおいて、本実施形態では、可動部１１６が突出位置にある状態で、金属板１０をプレス成形する。本実施形態の第１～３工程は、第１実施形態の第１～３工程と実質的に同じである。
図１８～２０に示す第３～５工程の２回目のプレスにおいて、第１実施形態と異なり、可動部１１６が退避位置にある状態で、金属板１０および樹脂材２０をプレス成形する。本実施形態の第２～５工程は、可動部１１６の移動以外については第１実施形態の第３～５工程と実質的に同じである。
本実施形態によれば、可動部１１６が突出位置にある状態で金属板１０をプレス成形し、可動部１１６が退避位置にある状態で金属板１０と樹脂材２０とを一体成形することで、成形された金属樹脂複合体１において樹脂材２０が除去された部分が形成されず、金属樹脂複合体１の強度の低下を抑制できる。
以上より、本発明の具体的な実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態や変形例の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。
また、樹脂材２０として熱可塑性樹脂にガラス繊維または炭素繊維を含侵させたものを使用してもよい。この場合、樹脂材２０を加熱して軟化させた状態で金型１００に投入する。そして、金型１００内において金属板１０上で冷却して硬化させることで金属樹脂複合体１を製造する。
上型１１０の第１プレス面１１１ａは、第１成形上面１１１の短手方向の両端に設けられていたが、これに限定されない。例えば、第１プレス面１１１ａは、第１成形上面１１１の中央部に設けられてもよい。この場合、底壁部２の中央部における成形精度を向上できる。また、例えば、第１プレス面１１１ａは、金属樹脂複合体１の一体成形後に金属板１０への穴開け加工等が必要になる部分に対応する箇所に設けられてもよい。この場合、当該部分において、樹脂材２０を排除することなく、金属板１０に穴開け加工等を施すことができる。
金属樹脂複合体１において、金属板１０と樹脂材２０との間に接着層を設けてもよい。この場合、接着層を設けることで、金属部材１０と樹脂材２０とを強固に一体成形することができる。
１ 金属樹脂複合体
２ 底壁部
３ 側壁部
３ａ 段差部
４ フランジ部
１０ 金属板（金属部材）
２０ 樹脂材
５０ 装置
１００ 金型
１１０ 上型
１１０ａ パンチ
１１０ｂ ホルダー
１１１ 第１成形上面
１１１ａ 第１プレス面
１１１ｂ 第２プレス面
１１２ 第２成形上面
１１２ａ 段差
１１３ 第３成形上面
１１５ 上型本体
１１６ 可動部
１２０ 下型
１２１ 第１成形下面
１２２ 第２成形下面
１２３ 第３成形下面
１３０ 駆動部
１４０ 加熱部
Ｃ キャビティ

Claims (7)

  1. 金属部材をプレス成形し、プレス成形された前記金属部材と樹脂材とを一体成形して金属樹脂複合体を製造するための金型であって、
    前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型を備え、
    前記上型は、
    前記金属部材をプレス成形するための第１プレス面と、
    前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形するための第２プレス面と
    を備え、
    前記金属部材をプレス成形するときに、前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、前記第２プレス面と前記下型との間の距離よりも短い、金型。
  2. 前記上型と前記下型が閉じられた状態において、前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、少なくとも部分的に前記金属部材の厚みと等しく設定されている、請求項１に記載の金型。
  3. 前記金属樹脂複合体は、長手方向に垂直な断面において、水平方向に延びた底壁部と、前記底壁部の両端から立ち上がる側壁部とを有し、
    前記上型は、
    前記第１プレス面と前記第２プレス面とを含み、前記底壁部を成形する第１成形上面と、
    前記側壁部を成形する第２成形上面と
    を備え、
    前記第１プレス面は、前記第２成形上面と連なって設けられている、請求項１又は２に記載の金型。
  4. 前記第１プレス面は、前記長手方向に沿って断続的に複数配置されている、請求項３に記載の金型。
  5. 前記上型は、
    前記第２プレス面が形成された上型本体と、
    前記第１プレス面が形成され、前記上型本体に対して移動可能に取り付けられた可動部と
    を備え、
    前記可動部は、前記第１プレス面が前記第２プレス面よりも前記下型に近い突出位置と、前記第１プレス面と前記第２プレス面とが面一である退避位置とに移動可能である、請求項１から４のいずれか１項に記載の金型。
  6. 金属部材をプレス成形し、プレス成形された前記金属部材と樹脂材とを一体成形して金属樹脂複合体を製造するための装置であって、
    前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型と、
    前記上型および前記下型の少なくとも一方を鉛直方向に移動させる駆動部と
    を備え、
    前記上型は、
    前記金属部材をプレス成形するための第１プレス面と、
    前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形するための第２プレス面と
    を備え、
    前記金属部材をプレス成形するときに、前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、前記第２プレス面と前記下型との間の距離よりも短い、装置。
  7. 金属部材をプレス成形し、プレス成形された前記金属部材と樹脂材とを一体成形して金属樹脂複合体を製造するための方法であって、
    前記金属部材をプレス成形するための第１プレス面と、前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形するための第２プレス面とを有する上型と、下型とを準備し、
    前記上型と前記下型とを閉じて、前記上型の前記第１プレス面と前記下型とによって前記金属部材をプレス成形し、
    前記上型と前記下型とを開いて、プレス成形された前記金属部材の上に前記樹脂材を配置し、
    前記上型と前記下型とを閉じて、前記上型の前記第２プレス面と前記下型とによって前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形する
    ことを含み、
    前記金属部材をプレス成形するときに、前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、前記第２プレス面と前記下型との間の距離よりも短い、方法。
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