JP4823718B2 - 熱間成形金型及びプレス成形装置並びに熱間プレス成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、加熱された鋼板の成形に用いられる熱間成形金型、この熱間成形金型を備えたプレス成形装置に関するものである。

従来、自動車用部品や機械部品を得るために金属板材を冷間にてプレス成形して成形品を製造する方法が行なわれてきた。しかし、冷間プレス成形方法では、金属板は、その高強度化に伴って延性が低下する特性を有し、破断（いわゆるワレ）が生じてしまうため複雑な形状のプレス製品を得ることが困難である。また、簡易な形状のプレス製品であっても、成形後の残留応力の解放によって生じる弾性回復（いわゆるスプリングバッグ）が問題となり、良好な寸法精度を得ることができない場合がある。

冷間プレス成形方法に代わる高強度な成形品や成形部品を得る技術としては、加熱された金属板材をプレス成形する熱間プレス成形方法が知られている。金属板材は加熱されることによって延性が向上し、変形抵抗が下がるので、熱間プレス成形では破断やスプリングバックの問題が軽減できることが多い。しかし、熱間プレス成形では、所定の焼入れ硬度を確保するために、金属板（成形体）を所定時間の間、下死点保持する必要であるが、この保持によってタクトタイムが長くなり、生産性が低下してしまうといった問題がある。

そこで、加熱された金属板をプレス成形する際又は、加熱された金属板をプレス成形した後に、金型から金属板（成形体）に冷媒を接触させて金属板（成形体）を冷却することで、焼き入れを行っている。これにより、下死点保持の時間を短縮でき、成形品の生産性を向上させることができる。

ここで、金属板（成形体）を冷却する機構としては、金属板（成形体）に当接する金型内に冷媒を通過させる円筒状の供給路を設け、この供給路の端部である金型の表面から金属板（成形体）に向けて冷媒を噴出させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

上述した冷媒の噴出機構では、成形された金属板の冷却効率を高めるために、金型の表面に、冷媒が噴出される複数の噴出口が設けられている。そして、冷媒を収容する１つの供給源から供給路を分岐させることで、上述した複数の噴出口から冷媒を噴出させるようにしている。

一方、特許文献２には、金型の成形面に、冷媒を流すための導入溝を形成したものが記載されている。この特許文献２には、パンチ（雄金型）が下死点にある状態で冷媒が供給され、冷媒が成形面上の溝を通りつつ成形体と接触し、成形体を冷却するという技術が開示されている。
特開２００５−１６９３９４号公報 特開２００２−２８２９５１号公報

供給路の最も簡単な形態として、前述のような流路断面積が、全領域にわたって略一定となっているものが上げられる。そのときの流路断面積は、金型のサイズにもよるが、後述の穿孔加工の点から、細長比の大きい供給路形状となるため、比較的大きな断面積とならざるをえない。この場合には、冷媒を噴出させるための圧力を必要以上に高くして、供給路の全体に瞬時に冷媒を行き渡らせなければ、複数の噴出口から冷媒を同時期にかつ均一な勢いで噴出させることができなくなる。同時期にかつ均一な勢いで冷媒を噴出させようとすると冷媒の流量が必要以上に多量となってしまい、鋼板の冷却に供されない余分な冷媒の量が増えてしまい、効率的でなくなってしまう。さて、金型において、供給路の加工は、ドリルなどの穿孔工具による安価な機械加工を用いるのが一般的である。

しかしながら、一般的な金型のサイズにおける理想的な供給路の必要断面積とその長さ（深さ）の関係は、ドリルなどの穿孔機械加工が難しい、細長比の大きい条件、すなわち、諸種の工作機械に取り付けて加工するときの加工反力およびその変動に対する穿孔工具自体の曲げ強度が不足し工具が折損する加工条件となり、加工不能となる。

経済性を重視して、必要な長さの穿孔機械加工が可能な条件、すなわち、その長さの加工が可能なほど十分な強度が得られる太さの穿孔工具によって、金型に供給路を加工すると、必要以上な断面積をもつ供給路となり、前述のように必要以上に多量な冷媒を用いざるをえず、非効率な供給路系となってしまう。

一方で、小さな流路断面積で細長比の大きな条件の穿孔加工を可能にする方法として、放電加工や電解加工などの加工方法もあるが、前述の機械加工に比べ、加工コストが大幅に上昇するといった、工業的な課題がある。

ここで、金属板（成形体）に冷媒を効率良く噴出させるために、特許文献１（図１等参照）に記載のプレス成形装置のように、金型内に形成される供給路のうち、噴出口側における一部の領域の径だけを、他の領域の径よりも小さくすることが考えられる。また、特許文献２に記載のプレス成形装置のように、下死点まで下げてから細い流路として成形面上の溝を利用する方法が考えられる。

しかし、特許文献１に記載の構成において、供給路内に不具合が生じた場合には、供給路が形成された金型全体を交換しなければならない。特に、供給路の径を変化させた構造では、この径が変化する部分において、不具合が生じやすい。また、特許文献２に記載の構成においてはパンチが下死点に達してから出ないと冷媒を圧送し始めることができず、冷却開始が遅れると言う不具合が生じやすい。

このように供給路が形成された金型全体を交換する場合には、交換作業が面倒であるとともに、コストがかかってしまう。

そこで、本発明の目的は、熱間プレス成形された金属板に対して効率良く冷媒を供給させることができるとともに、冷媒を供給する機構のメンテナンスを容易に行うことができる金型及びこの金型を備えた成形装置並びにこの金型を用いた成形方法を提供することにある。

本発明は、加熱された鋼板をプレス成形し、当該成形体が金型で保持されているときに冷媒を噴出して冷却する熱間成形金型において、冷媒を通過させる主供給路と、該主供給路から分岐し、該金型外に前記冷媒を噴出させる噴出口を含む複数の分岐供給路と、前記各分岐供給路のうち前記噴出口側に固定され、前記冷媒を通過させる通過孔を用いて前記冷媒の通過量を制限するノズル部材とを有し、ノズル部材における前記噴出口側の端面が該金型の成形面よりも奥側に位置するようにノズル部材を分岐供給路内に配置し、ノズル部材における前記噴出口側の端面と該金型の成形面との距離が、０．０５ｍｍ以上であって、５０ｍｍ以下であることを特徴とする。

ここで、分岐供給路及びノズル部材に、互いに係合するネジ部を形成して、ノズル部材を分岐供給路内に固定させることができる。また、ノズル部材を弾性変形させることによって、分岐供給路内に固定させることもできる。

本発明の熱間成形金型は、第１の金型と、該第１の金型と組み合わせて用いる第２の金型とを有し、２段階以上に冷媒の圧力制御可能な加圧手段と共に、プレス成形装置において用いることができる。

本発明のプレス成形装置は、プレス成形工程の前に、主供給路及び分岐供給路内の冷媒を噴出しない程度までに加圧して待機させ、金型が下死点保持のタイミングに、前記冷媒を更に加圧し、噴出させて使用することができる。

本発明によれば、スタンバイの段階から少ない供給水量で冷媒の供給圧力を高くすることで、金型全部の噴出口から略同一時期にタイミングよく噴出させることが可能となり、また、噴出口から金型表面と成形品との境界面に冷媒が噴出しやすくなる。すなわち、本発明の金型を用いて金属板（成形体）を冷却（焼入れ）する場合において、金属板（成形体）に対して冷媒を効率良く噴出させることができるため、効率の良い焼入れを行うことができ、強度に優れた成形品を得ることができる。

しかも、本発明では、分岐供給路からノズル部材を取り外すことができるため、冷媒の噴出機構のメンテナンスを容易に行うことができる。

さらに、通過孔の径が異なる複数のノズル部材を交換して用いることにより、冷媒の設定流量や設定圧力の変更に容易に対応できる。

以下、本発明の実施例について説明する。

まず、本実施例における成形装置について、図１を用いて説明する。ここで、図１は、本実施例のプレス成形装置の概略図を示す。

図１において、上金型としてのポンチ１は、不図示の駆動源からの駆動力を受けることにより、矢印Ｙ方向（図１の上下方向、すなわち、成形装置の上下方向）に変位可能となっている。また、下金型としてのダイ２は、プレート３に固定されている。ダイ２の内部には、図１の点線で示すように、冷媒が通過する供給路（後述する主供給路１０ａ及び分岐供給路１０ｂ）が設けられている。

上述した構成の成形装置５には、不図示の加熱炉で７００〜１０００℃に加熱された平板状の金属板４が、搬送フィンガー等を含む搬送機構によって搬送される。この金属板４が、ダイ２上に載置されると、ポンチ１が下降する。

ポンチ１の先端が金属板４に当接して、更に下降すると、ポンチ１が金属板４を押し込むことにより、平板状の金属板が、ポンチ１やダイ２の外形に沿って変形する。このとき、ポンチ１の凸部１ａは、ダイ２の凹部２ａの内側に入り込むことになる。

ポンチ１が下死点まで変位して、この状態を所定時間、保持することにより、金属板４がいわゆるハット形状に成形される。また、後述するように、成形後において、下死点保持状態のまま金属板（成形体）４に対して、分岐供給路１０ｂから冷媒（水等）を噴出（冷却）させることにより、金属板（成形体）４の焼入れが行われる。このとき、主供給路及び分岐供給路の冷媒が加圧されて待機していれば冷媒は所定の焼入れのタイミングに対して即時に供給することができる。金属板（成形体）４の焼入れが完了すると、ポンチ１が上昇して元の状態に戻る。

上述した成形装置では、金属板４をプレス成形する際に、焼入れ処理も行う構成となっているが、これに限るものではない。例えば、以下に説明するような構成であってもよい。

まず、他の金型ユニットによって、加熱された平板状の金属板４を成形しておき、この成形された金属板４を図１に示した構成の成形装置に搬送する。そして、成形された金属板４が、ダイ２上に載置されると、ポンチ１が下降することによって、金属板（成形体）４に当接する。このとき、ポンチ１及びダイ２は、成形された金属板４の形状に沿った状態となる。この状態において、金属板（成形体）４に冷媒を噴出（冷却）させることにより、金属板（成形体）４の焼入れを行う。

なお、上金型及び下金型の構成は、図１に示す構成に限るものではなく、例えば、図２に示す構成とすることもできる。また、金型の表面形状は、成形品の形状に応じて適宜変更して用いられる。

図２において、上金型としてダイ２１は、矢印Ｙ方向に変位可能となっている。また、下金型としてのポンチ２２は、プレート２３に固定されている。ポンチ２２の両側には、ブランクホルダ２４が配置されており、ブランクホルダ２４は、クッション２５を介してプレート２３に支持されている。

図２に示す構成では、ダイ２１が下降した際に、ブランクホルダ２４がダイ２１に押し込まれることで、プレート２３側に変位する。このとき、ポンチ２２は、ダイ２１の凹部内に位置する。上述したダイ２１の動作によって、平板状の金属板４を所定の形状に成形することができる。

そして、図２の破線で示すように、ダイ２１の内部に、冷媒を通過させる供給路（後述する主供給路１０ａ及び分岐供給路１０ｂ）を設けることで、成形された金属板４に対して冷媒を噴出させて、金属板（成形体）４の焼入れを行うことができる。

次に、上述した成形装置における金属板（成形体）の冷却機構について、図３及び図４を用いて説明する。ここで、図３は、図１に示すダイ２の一部分、すなわち、ダイ２に形成された凹部近傍の内部構造を示す図である。また、図４は、図３の矢印Ａ方向から見たときの概略図である。なお、図４中の矢印は、冷媒の流動経路を示している。

ダイ２の内部には、主供給路１０ａと、主供給路１０ａから分岐した複数（図２では３つ）の分岐供給路１０ｂが設けられている。主供給路１０ａは、冷媒を収容する供給源（不図示）に連結されており、供給源からの冷媒を分岐供給路１０ｂに導く。

図３に示すように、分岐供給路１０ｂは、主供給路１０ａから成形装置上方（図３の上方）に所定量だけ延びてから、ダイ２の凹部２ａにおける側壁２ａ１側に向かって延びている。そして、側壁２ａ１には、分岐供給路１０ｂによって形成される噴出口１０ｃが設けられている。

ここで、分岐供給路１０ｂが複数設けられているため、ダイ２の側壁２ａ１には、分岐供給路１０ｂの数に応じた噴出口１０ｃが設けられている。また、分岐供給路１０ｂの数、言い換えれば、噴出口１０ｃの数は、適宜設定することができる。そして、隣り合う２つの噴出口１０ｃの間隔も適宜設定することができる。

分岐供給路１０ｂのうち噴出口１０ｃ側の一部の領域（内周面）には、ネジ部１０ｄが形成されている。

一方、ノズル部材１１の外周面には、ネジ部１０ｄと係合するネジ部が形成されている。また、ノズル部材１１の内部には、断面が略円形の通過孔１１ａが形成されており、ノズル部材１１の長手方向に延びている。通過孔１１ａでは、主供給路１０ａ及び分岐供給路１０ｂを通過した冷媒が通過するようになっている。

ノズル部材１１は、後述するように分岐供給路１０ｂ内に挿入されるものであり、金属板４に接触させるものではないため、ノズル部材１１の材質としては、ダイ２の材質よりも低強度のものを用いることができる。

上述した構成において、ノズル部材１１のネジ部と分岐供給路１０ｂのネジ部１０ｄを係合させて、ノズル部材１１を分岐供給路１０ｂ内に挿入させることにより、図３に示す状態となる。すなわち、ノズル部材１１を回転させることで、ノズル部材１１を噴出口１０ｃから分岐供給路１０ｂ内に挿入させることができる。

ここで、ノズル部材１１の端面に、ノズル部材１１を挿入させるために用いられる治具と係合する係合部（例えば、６角穴１１ｂ、図４参照）を設けておくことが好ましい。例えば、６角穴に６角レンチを挿入してノズル部材１１を回転させれば、ノズル部材１１を分岐供給路１０ｂ内に容易に挿入させることができる。なお、治具は６角レンチでなくてもよい。

このようにノズル部材１１の端面に６角穴を形成し、６角レンチを用いてノズル部材１１を分岐供給路１０ｂ内に締結させる構成では、ノズル部材１１のうち６角穴よりも径方向外側の領域に、締結のための強度を持たせる必要がある。言い換えれば、ノズル部材１１の断面（通過孔１１ａの長手方向と直交する面）における中央部分については、締結のための強度を持たせる必要がない。したがって、通過孔１１ａはノズル部材１１の上記中央部分に形成することが望ましく、中央部分であれば、通過孔１１ａを形成しても、ノズル部材１１における締結強度が低下するおそれがない。

分岐供給路１０ｂにおけるノズル部材１１の挿入位置は、ノズル部材１１の端面（噴出口１０ｃ側の端面）がダイ２の側壁２ａ１と同一面内となるようにするか、ノズル部材１１の端面が側壁２ａ１よりもダイ２の内側となるようにする。すなわち、ノズル部材１１の一部がダイ２の側壁２ａ１から突出しないように、ノズル部材１１の挿入位置を決めればよい。

ノズル部材１１の挿入位置は、金型表面と成形品境界面に対して噴出口１０ｃからより放射的に冷媒を噴出させやすいように、成形面よりも０．０５ｍｍ〜５０ｍｍだけ奥側に配置することが望ましい。すなわち、ノズル部材１１における噴出口１０ｃ側の端面と、金型表面（成形面）との距離が、０．０５ｍｍ以上であって、５０ｍｍ以下となるように設定する。

ここで、上記の距離が０．０５ｍｍよりも短いと冷媒の粘性抵抗により、放射状の噴出を促進させる効果が少なくなる。また、上記の距離が５０ｍｍよりも長い場合には、金型成形面とノズル部材１１の端面とで構成される噴出孔１０ｃにできる空間の容積が大きくなりすぎ、非効率な冷媒を貯めるだけとなり、冷媒の噴出効率が悪くなる。

なお、分岐供給路１０ｂのうちネジ部１０ｄを形成する領域は、ノズル部材１１の挿入位置に応じて適宜設定すればよい。

図３では、ダイ２のうち一方の側壁２ａ１側だけの内部構造を示したが、他方の側壁にも同様の構造が設けられている。

また、ノズル部材１１を分岐供給路１０ｂ内に挿入した状態において、ノズル部材１１を分岐供給路１０ｂに溶接することもできるし、ノズル部材１１及び分岐供給路１０ｂの接触部分に接着剤を塗布して接着することもできる。

図３及び図４に示すダイ２の構成において、噴出口１０ｃの近傍にノズル部材１１を取り付けることにより、ダイ２の外部、すなわち、ダイ２の凹部２ａ内に位置する金属板（成形体）４に、分岐供給路１０ｂからの冷媒を効率良く吹き付けることができる。以下、これについて具体的に説明する。

同一面内（冷媒の通過方向と略直交する面内）において、ノズル部材１１の通過孔１１ａの断面積と、分岐供給路１０ｂの断面積とを比較すると、通過口１１ａの断面積の方が小さくなっている。このため、冷媒の通過量は、通過孔１１ａによって制限されることになり、分岐供給路１０ｂのうちノズル部材１１までの領域内の圧力（背圧）を高めることができる。

例えば、複数の分岐供給路１０ｂのうち冷媒の供給源から最も離れた位置にある分岐供給路１０ｂでは、金型内の途中の管路における冷媒流体の流動に伴う圧力損失や、途中の他の噴出口からの冷媒流体の流出によって、当該分岐供給路１０ｂからの冷媒噴出に必要な噴出圧力たる管路内の背圧がたたなくなる場合がある。この場合、当該分岐供給路１０ｂからの冷媒の噴出量が他の分岐供給路より少なくなったり、噴出タイミングが遅れたりする。

この分岐供給路１０ｂ内の背圧を、他の分岐供給路と同じように、短時間で、充分に高めることができれば、いずれの分岐供給路からも、所定のタイミングである同時刻にかつ均等な冷媒噴出が可能となり、効率のよい冷媒噴出を実現させることになる。

その結果として、金属板（成形体）４の冷却（焼入れ）を効率良く行うことができ、強度に優れた成形品を得ることができる。

また、本実施例では、ノズル部材１１を分岐供給路１０ｂから取り外すことができるため、例えば、ノズル部材１１を取り外した状態で分岐供給路１０ｂ内の洗浄を容易に行うことができたり、分岐供給路１０ｂ内に生じた不具合を容易に確認したりすることができる。なお、ノズル部材１１及び分岐供給路１０ｂを溶接したり、接着剤を用いて接着した場合には、ノズル部材１１を取り出すために、溶接部分を切断したり、接着剤を取り除く必要がある。

上述した特許文献１等では、ダイに供給路が一体的に形成され、噴出口側の径が狭くなっているため、供給路内の洗浄等が困難であるとともに、径が狭くなっている部分に不具合が生じた場合には、金型全体を交換しなければならないこともある。

本実施例では、上述したようにノズル部材１１を取り外せるため、上述した問題を防止することが可能となる。特に、ダイは一般的に鋼等で形成されており、冷媒によって錆が発生しやすくなっているため、ノズル部材１１を取り外した状態とすることで、ダイ２内の主供給路１０ａ及び分岐供給路１０ｂにおける錆の洗浄を容易に行うことができる。

また、ノズル部材１１に汚れや疵等が発生した場合も、取り外したノズル部材１１を洗浄したり、ノズル部材１１だけを交換したりするだけでよく、メンテナンスが容易となる。しかも、ノズル部材１１だけを交換するだけであるため、金型全体を交換する場合に比べて、メンテナンスに要するコストを低減することができる。

さらに、上述したようにノズル部材１１の材質としては、ダイ２の材質よりも低強度のものを用いることができるため、分岐供給路１０ｂの断面積よりも小さい断面積を有する通過孔１１ａを、ドリル等を用いて容易に形成することができる。また、通過孔１１ａの孔径が異なる複数のノズル部材１１を用意して、これらのノズル部材１１を適宜交換することにより、噴出する冷媒の流量設定または噴出圧と同義な背圧の設定を容易に変えることができる。

本実施例では、主供給路１０ａに複数の分岐供給路１０ｂが接続されており、金属板（成形体）４に対して効率良く冷却を行うためには、複数の噴出口１０ｃから冷媒を均一に噴出させる必要がある。ここで、図４に示す供給路の構造では、複数の分岐供給路１０ｂのうち冷媒の供給源側（図４の左側）から順に、冷媒の噴出効率が低下したり、冷媒の噴出タイミングが遅れてしまったりすることが考えられる。

本実施例では、各分岐供給路１０ｂに挿入されるノズル部材１１の形態を変えることにより、すべての分岐供給路１０ｂにおいて、同様の噴出効率を持たせることができるとともに、冷媒の噴出タイミングを揃えることができる。

ノズル部材１１を用いて各分岐供給路１０ｂ内の圧力を調整することにより、上述したように複数の噴出口１０ｃから冷媒を均一に噴出させることができる。そして、すべての噴出口１０ｃから均一、且つ同じタイミングで冷媒を噴出させることで、成形された金属板４の全面に対して、均一に冷媒を噴出させることができ、金属板（成形体）４の冷却（焼入れ）を効率良く行うことができる。

このように、成形された金属板４の冷却を効率良く行うことで、焼入れ処理を含むタクトタイムを短縮させることができる。そして、タクトタイムを短縮することで、成形品の生産性を向上させることができる。

また、すべての噴出口１０ｃから均一かつ勢い良く強力に冷媒を噴出させることで、焼入れの際に、必要量以上の冷媒を用いなくてよい。ここで、必要量以上の冷媒が用いられた場合には、この冷媒を吸引するために、吸引力の大きな吸引機構を設けなければならないが、本実施例のように必要量以上の冷媒の使用を抑制することで、冷媒の吸引機構を簡素化することができる。

ここで、複数の分岐供給路１０ｂにおいて冷媒の噴出効率が異なると、冷媒を金属板（成形体）全体に供給するために、金属板（成形体）を冷却するための冷媒の必要量よりも大きな量の冷媒が用いられることになる。この場合には、余分な冷媒が供給される分だけ、タクトタイムが長くなったり、冷媒の吸引能力を高める（言い換えれば、吸引能力の高い複雑な機構を使用する）必要があったりする。

また、互いに異なるノズル部材１１を交換するだけで、各分岐供給路１０ｂ内の圧力を容易に調整することができる。

次に、本発明の実施例２である成形装置について、図５を用いて説明する。ここで、図５は、ダイ２の一部分、すなわち、ダイ２に形成された凹部近傍の内部構造を示す図である。

以下では、実施例１と異なる部分だけを説明し、説明の無い構成については、実施例１と同様である。本実施例では、ノズル部材及び分岐供給路の構成が、実施例１と一部異なっている。

ノズル部材１２は、弾性変形可能な材料（例えば、樹脂、ゴム、セラミックス、コルク、ガラス）で形成されており、この内部には、実施例１と同様の通過孔が形成されている。また、ノズル部材１２の外周面は、略円筒形となっている。

分岐供給路１０ｂは、すべての領域において略同一の径を有している。すなわち、実施例１の構成とは異なり、噴出口１０ｃ側の領域にはネジ部が形成されていない。また、自然状態にあるノズル部材１２の径は、分岐供給路１０ｂの径よりも大きくなっている。

上述した構成において、ノズル部材１２を圧縮させた状態で分岐供給路１０ｂ内に挿入させる。ノズル部材１２を挿入させると、ノズル部材１２の復元力によって、ノズル部材１２の外周面が分岐供給路１０ｂの内周面に圧接する。これにより、ノズル部材１２は、分岐供給路１０ｂ内に固定される。

すなわち、本実施例では、ノズル部材１２を弾性変形させて分岐供給路１０ｂ内に押し込むだけで、ノズル部材１２を挿入位置に固定することができる。なお、ノズル部材１２を取り外し易いように、ノズル部材１２の端面（噴出口１０ｃ側の端面）に、取り出し用の操作部（例えば、突起部や凹部）を設けることが好ましい。

ここで、ノズル部材１２の挿入位置は、実施例１で説明した場合と同様である。また、ノズル部材１２及び分岐供給路１０ｂの接触面に接着剤を塗布して、接着するようにしてもよい。また、複数の分岐供給路１０ｂに対して、異なる材質で形成されたノズル部材１２を挿入するようにしてもよい。

本実施例においても、実施例１で説明した効果と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の実施例３である成形装置について、図６及び図７を用いて説明する。ここで、図６（Ａ）は、本実施例で用いられるノズル部材の縦断面図であり、図６（Ｂ）は、ノズル部材を一端側（図６（Ａ）の矢印Ａ１方向）から見たときの外観図である。また、図７（Ａ）は、本実施例の別形態であるノズル部材の縦断面図であり、図７（Ｂ）は、ノズル部材を一端側（図７（Ａ）の矢印Ａ２方向）から見たときの外観図である。

以下では、実施例１と異なる部分だけを説明し、説明の無い構成については、実施例１と同様である。本実施例では、ノズル部材の構成が、実施例１と異なっている。

ノズル部材１３の外周面には、分岐供給路１０ｂの内周面に形成されたネジ部１０ｄ（実施例１の図３参照）と係合するネジ部１３ｂが形成されている。また、ノズル部材１３の内部には、冷媒が通過する通過孔１３ａが形成されている。

ここで、通過孔１３ａはテーパ面を有しており、ノズル部材１３の一端側から他端側に向かって径が連続的に変化している。

上述した構成において、ノズル部材１３を分岐供給路１０ｂ内に挿入する場合には、通過孔１３ａのうち径が最も大きい開口部１３ａ２側からノズル部材１３を所定位置まで挿入する。これにより、通過孔１３ａのうち径が最も小さい開口部１３ａ１が分岐供給路１０ｂの噴出口１０ｃ側に位置する。

本実施例のノズル部材１３を用いても、冷媒を効率良く噴出させることができる。そして、実施例１で説明した効果と同様の効果を得ることができる。なお、上述した説明では、開口部１３ａ１が噴出口側となるようにノズル部材１３を挿入した場合について説明したが、開口部１３ａ２が噴出口側となるようにノズル部材１３を挿入するようにしてもよい。

一方、本実施例の別形態であるノズル部材１４は、図７に示すように、この外周面に、分岐供給路１０ｂに形成されたネジ部と係合するネジ部１４ｂが形成されている。また、ノズル部材１４の内部には、冷媒が通過する通過孔１４ａが形成されている。

本形態例では、通過孔１４ａの断面形状が実施例１と異なっている。すなわち、実施例１では、通過孔の断面形状が円形であるが、本形態例では、図７（Ｂ）に示すように、通過孔１４ａの断面形状が矩形となっている。

本形態例のノズル部材１４でも、通過孔１４ａによって冷媒の通過量を制限することができるため、冷媒を効率良く噴出させることができる。そして、実施例１で説明した効果と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の実施例４である成形装置について、図８を用いて説明する。ここで、図８は、ダイ２の一部分、すなわち、ダイ２に形成された凹部近傍の内部構造を示す図である。

以下では、実施例１と異なる部分だけを説明し、説明の無い構成については、実施例１と同様である。本実施例では、分岐供給路１０ｂの構成が、実施例１と異なっている。

本実施例では、分岐供給路１０ｂのうち噴出口１０ｃ側の一部の領域（以下、拡大領域）１０ｆが、他の領域よりも径が大きくなっている。そして、この径が大きくなっている部分に、ノズル部材を挿入することができる。

ノズル部材を挿入する場合には、ノズル部材の端面を分岐供給路１０ｂの断面１０ｅに当接させることで、位置決めが行われる。ここで、ノズル部材に形成される通過孔の径は、分岐供給路１０ｂのうち拡大領域１０ｆ以外の領域の径よりも小さくなっている。

本実施例では、分岐供給路１０ｂに拡大領域１０ｆを設けているため、分岐供給路１０ｂのうち噴出口１０ｃ側の領域の洗浄等を容易に行うことができる。

また、上述したようにノズル部材の通過孔によって冷媒の通過量が制限されるため、冷媒を効率良く噴出させることができる。これにより、実施例１で説明した効果と同様の効果を得ることができる。

上述した実施例１〜４では、ノズル部材に１つの通過孔を形成した場合について説明したが、これに限るものではなく、複数の通過孔を形成してもよい。また、実施例１では、下金型としてのダイ２に、冷媒を噴出させる冷却機構を設けた構成について説明したが、上金型としてのポンチ１に、本実施例と同様の冷却機構を設けることもできる。すなわち、ポンチ１及びダイ２のうち一方だけに冷却機構を設けてもよいし、両方に冷却機構を設けてもよい。

さらに、ダイ２又はポンチ１に対して、実施例１〜４で説明した構成を組み合わせて設けるようにしてもよい。

プレス成形装置の概略図である。 プレス成形装置の別形態を示す概略図である。 実施例１において、ダイ内における冷媒の噴出機構を示す図である。 実施例１において、ダイ内における冷媒の噴出機構を示す図である。 実施例２において、ダイ内における冷媒の噴出機構を示す図である。 実施例３におけるノズル部材の断面図（Ａ）及び端面図（Ｂ）である。 実施例３の別形態におけるノズル部材の断面図（Ａ）及び端面図（Ｂ）である。 実施例４において、ダイ内における冷媒の噴出機構を示す図である。

符号の説明

１：上金型としてのポンチ
１ａ：凸部
２：下金型としてのダイ
２ａ：凹部
２ａ１：側壁
４：金属板（成形体）
５：成形装置
１０ａ：主供給路
１０ｂ：分岐供給路
１０ｃ：噴出口
１０ｄ：ネジ部
１１：ノズル部材（ネジ締結） １１ａ：通過孔
１２：ノズル部材（弾性材料）
１３：ノズル部材（通過孔がテーパ孔） １３ａ：通過孔
１４：ノズル部材（通過孔が四角孔） １４ａ：通過孔

Claims (6)

1. 加熱された鋼板をプレス成形し、当該成形体が金型で保持されているときに冷媒を噴出して冷却する熱間成形金型において、
   冷媒を通過させる主供給路と、
   該主供給路から分岐し、該金型外に前記冷媒を噴出させる噴出口を含む複数の分岐供給路と、
   前記各分岐供給路のうち前記噴出口側に固定され、前記冷媒を通過させる通過孔を用いて前記冷媒の通過量を制限するノズル部材とを有し、
   ノズル部材における前記噴出口側の端面が該金型の成形面よりも奥側に位置するようにノズル部材を分岐供給路内に配置し、
   ノズル部材における前記噴出口側の端面と該金型の成形面との距離が、０．０５ｍｍ以上であって、５０ｍｍ以下であることを特徴とする熱間成形金型。
2. 前記ノズル部材は、前記分岐供給路のうち前記噴出口側の領域に形成されたネジ部と係合するネジ部を有することを特徴とする請求項１に記載の熱間成形金型。
3. 前記ノズル部材は、この弾性変形によって前記分岐供給路の内面に圧接することを特徴とする請求項１に記載の熱間成形金型。
4. 前記ノズル部材は、前記分岐供給路に対して、溶接又は接着剤により固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱間成形金型。
5. 第１の金型と、
   該第１の金型と組み合わせて用いる第２の金型とを有するプレス成形装置であって、
   前記第１及び第２の金型のうち少なくとも一方が、請求項１から４のいずれかに記載の熱間成形金型であり、
   前記熱間成形金型の主供給路及び分岐供給路内を冷媒に対して、少なくとも２段階以上に圧力制御できる加圧手段を有することを特徴とするプレス成形装置。
6. 請求項５に記載されたプレス成形装置を用い、プレス成形工程の前に、主供給路及び分岐供給路内の冷媒を噴出しない程度までに加圧して待機させ、金型が下死点保持のタイミングに、前記冷媒を前記待機時の圧力よりも更に加圧し、成形された金属板へ噴出させることを特徴とする熱間プレス成形方法。

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