JP2023099897A - 鍛造金型 - Google Patents

Abstract

【課題】金型全体の温度ムラを抑制することが可能な鍛造金型を提供する。【解決手段】鍛造金型２は、金型部材と、金型部材に形成された第１冷媒流路と、第１冷媒流路に沿って金型部材に形成された第２冷媒流路と、第１冷媒流路と第２冷媒流路とを隔てる隔壁部材と、を有する。第１冷媒流路における冷媒の流入位置と第２冷媒流路における冷媒の流出位置とが隔壁部材を介して互いに対向している。また、第１冷媒流路における冷媒の流出位置と第２冷媒流路における冷媒の流入位置とが隔壁部材を介して互いに対向している。【選択図】図３

Description

本発明は、鍛造金型に関する。

熱間鍛造等の鍛造では、成形時に金型が高温になるため、金型を冷却することが望ましい。効率的に金型を冷却する方法として、金型の内部に冷却水等の冷媒を通す方法が知られている。この技術に関連し、特許文献１は、成形ダイの段差部の冷却を効率良く行うことができ、成形ダイの長寿命化をより確実に図り得るようにした鍛造ダイを開示する。特許文献１にかかる鍛造ダイは、筒状のダイベースと、筒状の成形ダイと、筒状のダイブッシュとを備える。そして、ダイブッシュと成形ダイとの対向面間に、内側段差面に沿って周方向に延びる第１冷媒通路が設けられている。冷媒は、冷媒導入路から第１冷媒通路に流入した後、第１冷媒通路を時計回り方向と反時計回り方向の２方向に分かれて流動し、その後第１冷媒通路の反対側で合流して冷媒導出路から外部へ排出する。

特開２０１１－１７３１５１号公報

冷媒は、冷媒通路を通過するにつれて、冷媒通路が形成された金型によって温められるため、温度が上昇し得る。したがって、特許文献１にかかる方法では、冷媒導入路の付近では冷媒温度が低く、冷媒導出路の付近では冷媒温度が高くなるおそれがある。したがって、金型の温度は、冷媒導入路の付近では低く、冷媒導出路の付近では高くなるおそれがある。したがって、金型全体で温度ムラが発生するおそれがある。

本発明は、金型全体の温度ムラを抑制することが可能な鍛造金型を提供する。

本発明にかかる鍛造金型は、金型部材と、前記金型部材に形成された第１冷媒流路と、前記第１冷媒流路に沿って前記金型部材に形成された第２冷媒流路と、前記第１冷媒流路と前記第２冷媒流路とを隔てる隔壁部材と、を有し、前記第１冷媒流路における冷媒の流入位置と前記第２冷媒流路における冷媒の流出位置とが前記隔壁部材を介して互いに対向し、前記第１冷媒流路における冷媒の流出位置と前記第２冷媒流路における冷媒の流入位置とが前記隔壁部材を介して互いに対向している。
本発明は、上記のように構成されていることによって、金型全体の温度ムラを抑制することが可能となる。

また、好ましくは、前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記金型部材の高さ方向に互いに並ぶように形成されている。
本発明は、上記のように構成されていることによって、効率的に、金型部材の冷却を行うことが可能となる。

また、好ましくは、前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記金型部材の径方向に互いに並ぶように形成されている。
本発明は、上記のように構成されていることによって、温度ムラの発生を抑制しつつ、鍛造金型の強度を高めることができる。

本発明によれば、金型全体の温度ムラを抑制することが可能な鍛造金型を提供できる。

実施の形態１にかかる鍛造装置を示す図である。 実施の形態１にかかる鍛造金型を示す縦断面図である。 実施の形態１にかかる鍛造金型を示す縦断面図である。 実施の形態１にかかる上側冷媒流路を上方向から見た平面断面図である。 実施の形態１にかかる下側冷媒流路を上方向から見た平面断面図である。 比較例にかかる鍛造金型を示す縦断面図である。 比較例にかかる冷媒流路を上方向から見た平面断面図である。 実施の形態１にかかる下ダイスの各位置の温度と比較例にかかる下ダイスの各位置の温度とを比較した実験について説明するための図である。 実施の形態１にかかる下ダイスの各位置の温度と比較例にかかる下ダイスの各位置の温度とを比較した実験について説明するための図である。 実施の形態１にかかる下ダイスの各位置の温度と比較例にかかる下ダイスの各位置の温度とを比較した実験について説明するための図である。 実施の形態２にかかる鍛造金型を示す縦断面図である。 実施の形態２にかかる冷媒流路を上方向から見た平面断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定されるわけではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる鍛造装置１を示す図である。鍛造装置１は、例えば熱間鍛造を行うことによって、製品（例えばギア部品等）を製造する。鍛造装置１は、被加工物を鍛造により成形する鍛造金型２を有する。鍛造金型２は、上型４（上パンチ）と、下型１０とを有する。鍛造装置１は、上型４と下型１０との間に被加工物（図示せず）が配置された状態で、上型４と下型１０とを相対的に接近させることで、被加工物をプレスする。これにより、被加工物は、上型４及び下型１０の形状に対応する形状に加工される。このようにして、鍛造装置１は、被加工物を鍛造により加工して、製品を製造する。下型１０は、全体として略円筒形状に形成されている。上型４は、全体として略円柱形状に形成されている。上型４及び下型１０は、鍛造金型２における金型部材である。

ここで、図１において、矢印Ｈで示す方向（図１の縦方向）は、鍛造金型２（鍛造装置１）の高さ方向に対応し、被加工物をプレスするプレス方向に対応する。また、矢印Ｒで示す方向は、鍛造金型２の径方向に対応し、鍛造金型２（下型１０及び上型４）の中心Ｐから外側に離れる方向又は中心Ｐに近づく方向に対応する。また、矢印Ｃで示す方向は、周方向に対応し、中心Ｐの周りを周る方向である。

図２及び図３は、実施の形態１にかかる鍛造金型２を示す縦断面図である。図２は、上型４と下型１０とが接近した状態を示している。図３は、実施の形態１にかかる鍛造金型２の断面模式図を示している。図３では、下型１０のみが示され、上型４の図示が省略されている。鍛造金型２（鍛造装置１）は、下型１０と、クランパ３２と、治工具３４とを有する。

実施の形態１にかかる下型１０は、下パンチ１２と、下ダイス２０と、ホルダ３０とを有する。下パンチ１２、下ダイス２０及びホルダ３０は、鍛造金型２における金型部材である。なお、図３において、矢印Ｈで示す縦方向は、鍛造金型２（鍛造装置１）の高さ方向（プレス方向）に対応する。また、図３において、矢印Ｒで示す横方向は、高さ方向に垂直な径方向に対応する。また、図３において、矢印Ｃで示す方向は、下型１０（鍛造金型２）の中心Ｐの周りを周る周方向に対応する。なお、これらの方向は、以降の図（及び他の実施の形態）においても同様である。

下パンチ１２は、下型１０の底面を形成する。下ダイス２０は、下型１０の側面を形成する。下ダイス２０は、略円筒形状に形成されている。ホルダ３０は、下ダイス２０を外側から保持する。具体的には、下ダイス２０は、圧入、焼嵌め、又は冷やし嵌め等によって、ホルダ３０に嵌合される。これにより、下ダイス２０とホルダ３０とが一体に組み合わされる。また、図３に示すように、下ダイス２０とホルダ３０とが一体となった下型１０は、クランパ３２によって、治工具３４に固定されている。治工具３４は、プレス時に下型１０からの圧力を受ける役割を有している。

上型４の下面４ａ、下パンチ１２の上面１２ａ、及び下ダイス２０の内側面２０ａには、製品の外形形状に対応する形状が形成されている。例えば、製品がカウンタードライブギア等のギア部品である場合、下ダイス２０の内側面２０ａには、ギア部品の歯車を形成するための歯車形状が形成されている。上型４と下型１０との隙間Ｇにおいて被加工物が高さ方向にプレスされることによって、被加工物は、その隙間Ｇの形状（上型４の外側面の形状、及び下型１０の上面１２ａ及び内側面２０ａの形状）に対応する形状に成形される。これらのことは、他の実施の形態においても同様である。

ここで、熱間鍛造等の鍛造工程では、鍛造金型２が高温となる。特に、下ダイス２０の内側面２０ａが高温となる。したがって、実施の形態１では、下型１０（下ダイス２０）の内側面２０ａの近傍に、冷媒を通過させる冷媒流路２２が形成されている。つまり、鍛造金型２は、冷媒流路２２を有する。そして、冷媒流路２２には冷媒が流れる。これにより、下型１０（特に内側面２０ａ）が冷却される。なお、冷媒は、冷却水又は水溶性アルコール等の冷却媒体から、適宜選択され得る（他の実施の形態においても同様）。

実施の形態１にかかる冷媒流路２２は、内側面２０ａに沿って周方向に１周するようにして、下ダイス２０（下型１０）に形成されている。例えば、冷媒流路２２は、下ダイス２０の外側（ホルダ３０側）に、溝状に形成されていてもよい。そして、上述したように下ダイス２０とホルダ３０とが一体に組み合わされることによって、冷媒流路２２が形成されてもよい。

ここで、実施の形態１にかかる冷媒流路２２は、上側冷媒流路２４と、下側冷媒流路２６とを有する。つまり、実施の形態１にかかる鍛造金型２は、上側冷媒流路２４と、下側冷媒流路２６とを有する。なお、上側冷媒流路２４及び下側冷媒流路２６のそれぞれは、「第１冷媒流路」又は「第２冷媒流路」に対応する。上側冷媒流路２４が「第１冷媒流路」に対応する場合、下側冷媒流路２６は「第２冷媒流路」に対応する。一方、上側冷媒流路２４が「第２冷媒流路」に対応する場合、下側冷媒流路２６は「第１冷媒流路」に対応する。

上側冷媒流路２４と下側冷媒流路２６との間には、隔壁部材２８が設けられている。つまり、鍛造金型２は、隔壁部材２８を有する。隔壁部材２８は、冷媒流路２２（上側冷媒流路２４及び下側冷媒流路２６）に沿って周方向に１周するように形成されている。隔壁部材２８により、上側冷媒流路２４と下側冷媒流路２６とが隔てられている。隔壁部材２８の上側に上側冷媒流路２４が形成されている。一方、隔壁部材２８の下側に下側冷媒流路２６が形成されている。したがって、上側冷媒流路２４及び下側冷媒流路２６は、高さ方向（矢印Ｈの方向）に互いに並ぶように形成されている。

図４は、実施の形態１にかかる上側冷媒流路２４を上方向から見た平面断面図である。また、図５は、実施の形態１にかかる下側冷媒流路２６を上方向から見た平面断面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線断面を示す。図５は、図３のＶ－Ｖ線断面を示す。ここで、図４及び図５において、「０°位相」は、図３に示した下型１０の手前側に対応する。また、図４及び図５において、「９０°位相」は、図３に示した下型１０の右側に対応する。また、図４及び図５において、「１８０°位相」は、図３に示した下型１０の奥側に対応する。また、図４及び図５において、「２７０°位相」は、図３に示した下型１０の左側に対応する。

図４に示すように、上側冷媒流路２４は、周方向（矢印Ｃで示す方向）に沿って、下型１０に形成されている。上側冷媒流路２４の９０°位相に対応する位置には、仕切部２４ｃが設けられている。仕切部２４ｃによって、上側冷媒流路２４における冷媒の周方向の流れが遮断される。また、上側冷媒流路２４において、仕切部２４ｃの近傍の１８０°位相側の位置（冷媒の流入位置）に、冷媒入口２４ａが設けられている。一方、上側冷媒流路２４において、仕切部２４ｃの近傍の０°位相側の位置（冷媒の流出位置）に、冷媒出口２４ｂが設けられている。冷媒入口２４ａ及び冷媒出口２４ｂは、例えば、ホルダ３０の上側冷媒流路２４に対応する位置に径方向（矢印Ｒの方向）に穴加工を施すことによって、形成され得る。冷媒入口２４ａから冷媒が流入し、冷媒出口２４ｂから冷媒が流出することで、冷媒は、上側冷媒流路２４を、矢印Ａで示すように、反時計回りに周るように流れる。

また、図５に示すように、下側冷媒流路２６は、周方向（矢印Ｃで示す方向）に沿って、下型１０に形成されている。下側冷媒流路２６の９０°位相に対応する位置には、仕切部２６ｃが設けられている。仕切部２６ｃによって、下側冷媒流路２６における冷媒の周方向の流れが遮断される。また、下側冷媒流路２６において、仕切部２６ｃの近傍の０°位相側の位置（冷媒の流入位置）に、冷媒入口２６ａが設けられている。一方、下側冷媒流路２６において、仕切部２６ｃの近傍の１８０°位相側の位置（冷媒の流出位置）に、冷媒出口２６ｂが設けられている。冷媒入口２６ａ及び冷媒出口２６ｂは、例えば、ホルダ３０の下側冷媒流路２６に対応する位置に径方向（矢印Ｒの方向）に穴加工を施すことによって、形成され得る。冷媒入口２６ａから冷媒が流入し、冷媒出口２６ｂから冷媒が流出することで、冷媒は、下側冷媒流路２６を、矢印Ｂで示すように、時計回りに周るように流れる。

ここで、上側冷媒流路２４における冷媒の流入位置（冷媒入口２４ａの位置）と下側冷媒流路２６における冷媒の流出位置（冷媒出口２６ｂの位置）とが、隔壁部材２８を介して互いに対向している。同様に、上側冷媒流路２４における冷媒の流出位置（冷媒出口２４ｂの位置）と下側冷媒流路２６における冷媒の流入位置（冷媒入口２６ａの位置）とが、隔壁部材２８を介して互いに対向している。また、上側冷媒流路２４において冷媒が流れる方向は、下側冷媒流路２６において冷媒が流れる方向と逆方向である。実施の形態１にかかる鍛造金型２は、このような構成により、後述するように、鍛造成形時に、下型１０（鍛造金型２）における温度ムラを抑制することができる。特に、下型１０の周方向の温度ムラを抑制することができる。言い換えると、下型１０の各位相における位置の温度のばらつきを抑制することができる。

（比較例）
図６は、比較例にかかる鍛造金型８０を示す縦断面図である。図６は、比較例にかかる鍛造金型８０の断面模式図を示している。図６は、実施の形態１にかかる鍛造金型２を示す図３に対応する。なお、比較例にかかる鍛造金型８０は、図１に示した鍛造装置１に設けられ得る。比較例にかかる鍛造金型８０は、下型９０と、クランパ３２と、治工具３４とを有する。なお、図示が省略されているが、実施の形態１にかかる鍛造金型２と同様に、鍛造金型８０は、上型４も有している。

下型９０は、下パンチ１２と、下ダイス９２と、ホルダ３０とを有する。下ダイス９２は、略円筒形状に形成されている。実施の形態１と同様に、ホルダ３０は、下ダイス９２を外側から保持する。下型９０（下ダイス９２）の内側面９２ａの近傍に、冷媒を通過させる冷媒流路９４が形成されている。冷媒流路９４には冷媒が流れる。これにより、内側面９２ａが冷却される。ここで、実施の形態１にかかる下型１０には、高さ方向に２つの冷媒流路（上側冷媒流路２４及び下側冷媒流路２６）が設けられていたが、比較例にかかる下型９０には、１つの冷媒流路９４のみが形成されている。すなわち、冷媒流路９４には、隔壁部材が設けられていない。

図７は、比較例にかかる冷媒流路９４を上方向から見た平面断面図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面を示す。図７に示すように、冷媒流路９４は、周方向（矢印Ｃで示す方向）に沿って、下型９０に形成されている。冷媒流路９４の９０°位相に対応する位置には、仕切部９４ｃが設けられている。仕切部９４ｃによって、冷媒流路９４における冷媒の周方向の流れが遮断される。また、冷媒流路９４において、仕切部９４ｃの近傍の１８０°位相側の位置に、冷媒入口９４ａが設けられている。一方、冷媒流路９４において、仕切部９４ｃの近傍の０°位相側の位置に、冷媒出口９４ｂが設けられている。冷媒入口９４ａから冷媒が流入し、冷媒出口９４ｂから冷媒が流出することで、冷媒は、冷媒流路９４を、矢印Ａで示すように、反時計回りに周るように流れる。

ここで、冷媒流路９４における冷媒入口９４ａに近い位置（矢印Ｄで示す領域の周囲）では、冷された冷媒が冷媒流路９４に流入したばかりであるため、冷媒の温度が低い。したがって、下型９０の下ダイス９２における矢印Ｄで示す領域は、冷媒によって良好に冷却されるので、その領域の温度は低くなる。一方、冷媒は、冷媒流路９４を流れるにつれて、高温の下型９０（下ダイス９２）によって温められる。したがって、下型９０の下ダイス９２において、冷媒出口９４ｂに近い位置（矢印Ｅで示す領域の周囲）では、冷媒の温度は、矢印Ｄで示す領域の周囲における冷媒の温度よりも高い。したがって、下型９０の下ダイス９２における矢印Ｅで示す領域は、冷媒によってあまり冷却されないので、その領域の温度は、矢印Ｄで示す領域の温度と比較して高いままとなり得る。したがって、下ダイス９２における矢印Ｄで示す領域と、矢印Ｅで示す領域とで、温度差が生じる。つまり、下ダイス９２の９０°位相の位置に対して１８０°位相の側の位置と０°位相の側の位置とで、温度差が生じる。

このように、比較例では、下ダイス９２の内側面９２ａの温度にムラが発生するおそれがある。これにより、下ダイス９２の寸法にばらつきが生じるおそれがある。つまり、下ダイス９２の位置により熱膨張に差が生じるため、熱応力が発生するおそれがある。これにより、下ダイス９２（下型９０）に歪が生じるおそれがある。そして、このような下ダイス９２の歪みは、鍛造成形によって製造される製品の品質不良を引き起こすおそれがある。

一方、実施の形態１では、上側冷媒流路２４における冷媒入口２４ａの位置と下側冷媒流路２６における冷媒出口２６ｂの位置とが、隔壁部材２８を介して互いに対向している。同様に、上側冷媒流路２４における冷媒出口２４ｂの位置と下側冷媒流路２６における冷媒入口２６ａの位置とが、隔壁部材２８を介して互いに対向している。これにより、下ダイス２０における、上側冷媒流路２４の冷媒出口２４ｂの近傍の位置が、下側冷媒流路２６における冷媒入口２６ａから流入したばかりの比較的低温の冷媒によって冷却され得る。同様に、下ダイス２０における、下側冷媒流路２６の冷媒出口２６ｂの近傍の位置が、上側冷媒流路２４における冷媒入口２４ａから流入したばかりの比較的低温の冷媒によって冷却され得る。したがって、下ダイス２０の９０°位相の位置の近傍において、１８０°位相の側の位置と０°位相の側の位置とで、温度差が生じることを抑制することができる。

また、上側冷媒流路２４において冷媒が流れる方向は、下側冷媒流路２６において冷媒が流れる方向と逆方向である。これにより、下ダイス２０の周方向の、冷媒の出入口の近傍（９０°位相）以外の各位置（各位相）においても、温度のばらつきが抑制されるように冷却され得る。すなわち、一方の冷媒流路（上側冷媒流路２４又は下側冷媒流路２６）について周方向における出口側に近い位置（位相）ほど、他方の冷媒流路（下側冷媒流路２６又は上側冷媒流路２４）について周方向における入口側に近い位置（位相）と対向することとなる。そして、上述したように、通常、冷媒の温度は冷媒流路を通過するにつれて、その冷媒流路が形成された下ダイス２０による加熱によって上昇し得る。したがって、一方の冷媒流路においてより高温の冷媒が通過する位置（位相）が、他方の冷媒流路においてより低温の冷媒流路が通過する位置（位相）となり得る。具体的には、０°位相では、上側冷媒流路２４を流れる冷媒の温度は、出口近傍ほどではない程度に少し高温であり得、下側冷媒流路２６を流れる冷媒の温度は、入口近傍ほどではない程度に少し低温であり得る。また、１８０°位相では、上側冷媒流路２４を流れる冷媒の温度は、入口近傍ほどではない程度に少し低温であり得、下側冷媒流路２６を流れる冷媒の温度は、出口近傍ほどではない程度に少し高温であり得る。また、２７０°位相では、上側冷媒流路２４を流れる冷媒の温度は、下側冷媒流路２６を流れる冷媒の温度と同程度であり得る。したがって、周方向の各位置（各位相）についての、上側冷媒流路２４を流れる冷媒の温度と下側冷媒流路２６を流れる冷媒の温度との平均の差が、小さくなり得る。したがって、下ダイス２０の周方向の各位置（各位相）における温度のばらつきが低減されることとなる。

したがって、実施の形態１にかかる鍛造金型２では、下ダイス２０に周方向に温度ムラが生じることを抑制することができる。したがって、下ダイス２０の寸法にばらつきが生じることを抑制することができる。よって、実施の形態１にかかる鍛造金型２では、鍛造成形によって製造される製品の品質不良を引き起こすことを抑制することができる。

（実験結果）
図８～図１０は、実施の形態１にかかる下ダイス２０の各位置の温度と比較例にかかる下ダイス９２の各位置の温度とを比較した実験について説明するための図である。図８に示すように、実施の形態１にかかる下ダイス２０及び比較例にかかる下ダイス９２のそれぞれについて、周方向の各位置（各位相）＃１～＃６に熱電対を設置して、その位置の温度を測定した。そして、比較例にかかる下ダイス９２については、矢印Ｆで示すように、冷媒流路９４に冷媒を流した。一方、実施の形態１にかかる下ダイス９２については、矢印Ｆで示すように上側冷媒流路２４に冷媒を流し、矢印Ｆの方向とは反対方向に、下側冷媒流路２６に冷媒を流した。

したがって、比較例にかかる下ダイス９２では、測定位置＃１は、他の測定位置よりも冷媒流路９４の冷媒入口９４ａに近く、測定位置＃６は、他の測定位置よりも冷媒流路９４の冷媒出口９４ｂに近い。また、実施の形態１にかかる下ダイス２０では、測定位置＃１は、他の測定位置よりも、上側冷媒流路２４の冷媒入口２４ａに近く、下側冷媒流路２６の冷媒出口２４ｂに近い。一方、測定位置＃６は、他の測定位置よりも、上側冷媒流路２４の冷媒出口２４ｂに近く、下側冷媒流路２６の冷媒入口２６ａに近い。

図９は、比較例にかかる下ダイス９２の各測定位置＃１～＃６の温度変化を示すグラフである。破線の矩形で示すように、成形により下ダイス９２が加熱されたことによって、各測定位置＃１～＃６の温度が上昇する。そして、時間の経過とともに、各測定位置＃１～＃６の温度は、冷媒流路９４を流れる冷媒によって低下する。ここで、破線の楕円で示すように、冷媒入口９４ａに比較的近い測定位置＃１，＃２では、比較的良好に温度が低下している。しかしながら、冷媒入口９４ａから比較的遠い測定位置＃５，＃６では、温度があまり低下していない。したがって、比較例にかかる下ダイス９２では、測定位置＃１～＃６で、温度のばらつき（温度ムラ）が発生していることが分かる。

図１０は、実施の形態１にかかる下ダイス２０の各測定位置＃１～＃６の温度変化を示すグラフである。図９の場合と同様に、破線の矩形で示すように、成形により下ダイス２０が加熱されたことによって、各測定位置＃１～＃６の温度が上昇する。そして、時間の経過とともに、各測定位置＃１～＃６の温度は、冷媒流路２２（上側冷媒流路２４及び下側冷媒流路２６）を流れる冷媒によって低下する。そして、破線の楕円で示すように、全ての測定位置＃１～＃６の温度が、良好に低下する。このように、実施の形態１にかかる下ダイス２０では、測定位置＃１～＃６における温度のばらつき（温度ムラ）の発生が抑制されていることが分かる。具体的には、比較例にかかる下ダイス９２と比較して、実施の形態１にかかる下ダイス２０では、温度のばらつきが約６５％低減されている。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。なお、実施の形態２にかかる鍛造装置１は、図１に示したものと実質的に同様であるので、説明を省略する。

図１１は、実施の形態２にかかる鍛造金型２を示す縦断面図である。図１１は、鍛造金型２の断面模式図を示している。図１１では、下型１０のみが示され、上型４の図示が省略されている。つまり、実施の形態２にかかる鍛造金型２は、実施の形態１と同様に、上型４を有している。鍛造金型２（鍛造装置１）は、下型１０と、クランパ３２と、治工具３４とを有する。

実施の形態２にかかる下型１０は、下パンチ１２と、下ダイス４０と、ホルダ４２と、隔壁部材４４とを有する。下ダイス４０は、略円筒形状に形成されている。隔壁部材４４は、下ダイス４０の外側に設けられている。隔壁部材４４は、円筒形状（リング状）に形成され得る。ホルダ４２は、隔壁部材４４の外側に設けられている。つまり、隔壁部材４４は、下ダイス４０とホルダ４２との間に設けられている。ホルダ４２は、下ダイス４０及び隔壁部材４４を外側から保持する。具体的には、下ダイス４０及び隔壁部材４４は、圧入、焼嵌め、又は冷やし嵌め等によって、ホルダ４２に嵌合される。これにより、下ダイス４０と隔壁部材４４とホルダ４２とが一体に組み合わされる。また、図１１に示すように、下ダイス４０と隔壁部材４４とホルダ４２とが一体となった下型１０は、クランパ３２によって、治工具３４に固定されている。

ここで、実施の形態２においても、下型１０（特に下ダイス４０の内側面４０ａ）を冷却するため、実施の形態１にかかる下型１０と同様に、下型１０に冷媒流路５２が形成されている。つまり、実施の形態２にかかる鍛造金型２は、冷媒流路５２を有する。そして、冷媒流路５２には冷媒が流れる。これにより、下型１０が冷却される。

実施の形態２にかかる冷媒流路５２は、内側面４０ａに沿って周方向に１周するようにして、下型１０に形成されている。ここで、実施の形態２にかかる冷媒流路５２は、内側冷媒流路５４と、外側冷媒流路５６とを有する。つまり、実施の形態２にかかる鍛造金型２は、内側冷媒流路５４と、外側冷媒流路５６とを有する。なお、内側冷媒流路５４及び外側冷媒流路５６のそれぞれは、「第１冷媒流路」又は「第２冷媒流路」に対応する。内側冷媒流路５４が「第１冷媒流路」に対応する場合、外側冷媒流路５６は「第２冷媒流路」に対応する。一方、内側冷媒流路５４が「第２冷媒流路」に対応する場合、外側冷媒流路５６は「第１冷媒流路」に対応する。

内側冷媒流路５４は、下ダイス４０の外側（隔壁部材４４側）に溝状に形成されている。また、外側冷媒流路５６は、ホルダ４２の内側（隔壁部材４４側）に溝状に形成されている。そして、上述したように、下ダイス４０と隔壁部材４４とホルダ４２とが一体に組み合わされることによって、冷媒流路５２が形成される。つまり、下ダイス４０と隔壁部材４４との間に内側冷媒流路５４が形成され、ホルダ４２と隔壁部材４４との間に外側冷媒流路５６が形成される。

これにより、内側冷媒流路５４と外側冷媒流路５６との間には、隔壁部材４４が設けられている。つまり、鍛造金型２は、隔壁部材４４を有する。隔壁部材４４は、冷媒流路５２（内側冷媒流路５４及び外側冷媒流路５６）に沿って周方向に１周するように形成されている。隔壁部材４４により、内側冷媒流路５４と外側冷媒流路５６とが隔てられている。そして、隔壁部材４４の内側に内側冷媒流路５４が形成されている。一方、隔壁部材４４の外側に外側冷媒流路５６が形成されている。したがって、内側冷媒流路５４及び外側冷媒流路５６は、径方向（矢印Ｒの方向）に互いに並ぶように形成されている。

図１２は、実施の形態２にかかる冷媒流路５２を上方向から見た平面断面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線断面を示す。したがって、図１２は、実施の形態２にかかる内側冷媒流路５４及び外側冷媒流路５６を上方向から見た平面断面図である。ここで、図１２において、「０°位相」は、図１１に示した下型１０の手前側に対応する。また、図１２において、「９０°位相」は、図１１に示した下型１０の右側に対応する。また、図１２において、「１８０°位相」は、図１１に示した下型１０の奥側に対応する。また、図１２において、「２７０°位相」は、図１１に示した下型１０の左側に対応する。

図１２に示すように、内側冷媒流路５４は、周方向（矢印Ｃで示す方向）に沿って、下型１０の隔壁部材４４の内側に形成されている。内側冷媒流路５４の９０°位相に対応する位置には、仕切部５４ｃが設けられている。仕切部５４ｃによって、内側冷媒流路５４における冷媒の周方向の流れが遮断される。また、内側冷媒流路５４において、仕切部５４ｃの近傍の０°位相側の位置（冷媒の流入位置）に、冷媒入口５４ａが設けられている。一方、内側冷媒流路５４において、仕切部５４ｃの近傍の１８０°位相側の位置（冷媒の流出位置）に、冷媒出口５４ｂが設けられている。冷媒入口５４ａから冷媒が流入し、冷媒出口５４ｂから冷媒が流出することで、冷媒は、内側冷媒流路５４を、矢印Ｂで示すように、時計回りに周るように流れる。なお、冷媒入口５４ａ及び冷媒出口５４ｂは、例えば、下ダイス４０の内側冷媒流路５４に対応する位置に高さ方向に穴加工を施すことによって、形成されてもよい。例えば、図１１の下ダイス４０の上面に上方向から穴加工を施すことによって、冷媒入口５４ａ及び冷媒出口５４ｂを形成してもよい。あるいは、冷媒入口５４ａ及び冷媒出口５４ｂは、隔壁部材４４の内側冷媒流路５４に対応する位置に径方向に穴加工を施すことによって、形成されてもよい。

外側冷媒流路５６は、周方向（矢印Ｃで示す方向）に沿って、下型１０の隔壁部材４４の外側に形成されている。外側冷媒流路５６の９０°位相に対応する位置には、仕切部５６ｃが設けられている。仕切部５６ｃによって、外側冷媒流路５６における冷媒の周方向の流れが遮断される。また、外側冷媒流路５６において、仕切部５６ｃの近傍の１８０°位相側の位置（冷媒の流入位置）に、冷媒入口５６ａが設けられている。一方、外側冷媒流路５６において、仕切部５６ｃの近傍の０°位相側の位置（冷媒の流出位置）に、冷媒出口５６ｂが設けられている。冷媒入口５６ａから冷媒が流入し、冷媒出口５６ｂから冷媒が流出することで、冷媒は、外側冷媒流路５６を、矢印Ａで示すように、反時計回りに周るように流れる。なお、冷媒入口５６ａ及び冷媒出口５６ｂは、例えば、ホルダ４２の外側冷媒流路５６に対応する位置に高さ方向に穴加工を施すことによって、形成されてもよい。例えば、図１１のホルダ４２の上面に上方向から穴加工を施すことによって、冷媒入口５６ａ及び冷媒出口５６ｂを形成してもよい。あるいは、冷媒入口５６ａ及び冷媒出口５６ｂは、隔壁部材４４の外側冷媒流路５６に対応する位置に径方向に穴加工を施すことによって、形成されてもよい。外側冷媒流路５６を流れる冷媒は、隔壁部材４４を介して、下ダイス４０を冷却し得る。

ここで、内側冷媒流路５４における冷媒の流入位置（冷媒入口５４ａの位置）と外側冷媒流路５６における冷媒の流出位置（冷媒出口５６ｂの位置）とが、隔壁部材４４を介して互いに対向している。同様に、内側冷媒流路５４における冷媒の流出位置（冷媒出口５４ｂの位置）と外側冷媒流路５６における冷媒の流入位置（冷媒入口５６ａの位置）とが、隔壁部材４４を介して互いに対向している。これにより、下型１０の内側冷媒流路５４における冷媒出口５４ｂの近傍の位置が、外側冷媒流路５６における冷媒入口５６ａから流入したばかりの比較的低温の冷媒によって冷却される。同様に、下型１０の外側冷媒流路５６における冷媒出口５６ｂの近傍の位置が、内側冷媒流路５４における冷媒入口５４ａから流入したばかりの比較的低温の冷媒によって冷却される。したがって、実施の形態１と同様に、下ダイス４０（下型１０）の９０°位相の位置に対して１８０°位相の側の位置と０°位相の側の位置とで、温度差が生じることを抑制することができる。また、内側冷媒流路５４において冷媒が流れる方向は、外側冷媒流路５６において冷媒が流れる方向と逆方向である。したがって、上述した実施の形態１と同様に、下ダイス４０（下型１０）の周方向の各位置（各位相）における温度のばらつきが低減されることとなる。

したがって、上述した実施の形態１の場合と同様に、実施の形態２にかかる鍛造金型２では、下ダイス４０に周方向に温度ムラが生じることを抑制することができる。したがって、下ダイス４０の寸法にばらつきが生じることを抑制することができる。よって、実施の形態２にかかる鍛造金型２では、鍛造成形によって製造される製品の品質不良を引き起こすことを抑制することができる。

なお、実施の形態２では、内側冷媒流路５４が下ダイス４０に形成され外側冷媒流路５６がホルダ４２に形成されているのに対し、実施の形態１では、上側冷媒流路２４及び下側冷媒流路２６の両方が、下ダイス２０に形成されている。したがって、実施の形態１の２つの冷媒流路は、ともに、下ダイス２０の内側面２０ａに近くに形成されている。したがって、実施の形態１にかかる鍛造金型２の方が、実施の形態２にかかる鍛造金型２よりも、効率的に、下型１０（金型部材）の冷却を行うことが可能となる。

また、実施の形態１では、下型１０は、径方向に、下ダイス２０及びホルダ３０の２層構造であるのに対し、実施の形態２では、下型１０は、径方向に、下ダイス４０、隔壁部材４４及びホルダ４２の３層構造となっている。したがって、実施の形態２にかかる鍛造金型２の方が、実施の形態１にかかる鍛造金型２よりも、強度が高くなり得る。つまり、実施の形態２にかかる鍛造金型２は、温度ムラの発生を抑制しつつ、その強度を高めることができる。

（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本実施の形態にかかる鍛造金型２は、熱間鍛造に用いられるものに限られない。冷間鍛造及び温間鍛造を行う鍛造金型に対しても、本実施の形態は適用可能である。

また、上述した実施の形態では、下ダイスに冷媒流路が形成されているとしたが、これに限られない。上述した実施の形態にかかる冷媒流路は、上型又は下パンチに形成されてもよい。つまり、温度ムラの抑制を図る金型部材は、下ダイスに限られず、上型又は下パンチであってもよい。また、上述した実施の形態では、冷媒流路における冷媒入口及び冷媒出口が周方向の９０°位相の位置に設けられているが、これに限られない。冷媒入口及び冷媒出口は、周方向の任意の位置に設けられ得る。

また、上述した実施の形態にかかる冷媒流路は、上方向から見て円形に形成されているが、これに限られない。冷媒流路は、円形に形成されていなくてもよく、鍛造金型の形状に沿って、適宜、形成され得る。また、上述した実施の形態では、冷媒流路は、２つの流路（上側冷媒流路２４及び下側冷媒流路２６、又は、内側冷媒流路５４及び外側冷媒流路５６）を有するとしたが、これに限られない。冷媒流路は、３つ以上の流路を有してもよい。この場合、３つ以上の流路における冷媒の流れ方向は、互い違いとなるようにしてもよい。

１ 鍛造装置
２ 鍛造金型
４ 上型
１０ 下型
１２ 下パンチ
２０ 下ダイス
２０ａ 内側面
２２ 冷媒流路
２４ 上側冷媒流路
２４ａ 冷媒入口
２４ｂ 冷媒出口
２４ｃ 仕切部
２６ 下側冷媒流路
２６ａ 冷媒入口
２６ｂ 冷媒出口
２６ｃ 仕切部
２８ 隔壁部材
３０ ホルダ
４０ 下ダイス
４０ａ 内側面
４２ ホルダ
４４ 隔壁部材
５２ 冷媒流路
５４ 内側冷媒流路
５４ａ 冷媒入口
５４ｂ 冷媒出口
５４ｃ 仕切部
５６ 外側冷媒流路
５６ａ 冷媒入口
５６ｂ 冷媒出口
５６ｃ 仕切部

Claims (3)

1. 金型部材と、
   前記金型部材に形成された第１冷媒流路と、
   前記第１冷媒流路に沿って前記金型部材に形成された第２冷媒流路と、
   前記第１冷媒流路と前記第２冷媒流路とを隔てる隔壁部材と、
   を有し、
   前記第１冷媒流路における冷媒の流入位置と前記第２冷媒流路における冷媒の流出位置とが前記隔壁部材を介して互いに対向し、前記第１冷媒流路における冷媒の流出位置と前記第２冷媒流路における冷媒の流入位置とが前記隔壁部材を介して互いに対向している、
   鍛造金型。
2. 前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記金型部材の高さ方向に互いに並ぶように形成されている、
   請求項１に記載の鍛造金型。
3. 前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記金型部材の径方向に互いに並ぶように形成されている、
   請求項１に記載の鍛造金型。

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