WO2012160703A1 - ホットプレス用金型 - Google Patents

Abstract

　成形面の均一な冷却が可能なホットプレス用金型を低価で提供する。互いの成形面が対向するように設けられた下型１０及び上型２０を具備し、下型１０の内部には、冷却配管１４Ａ・１４Ａ、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂ、及び冷却配管１４Ｃ・１４Ｃが設けられ、上型２０の内部には、冷却配管２４Ａ・２４Ａ、冷却配管２４Ｂ・２４Ｂ、及び冷却配管２４Ｃ・２４Ｃが設けられ、冷却配管１４Ａ・１４Ａ、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂ、及び冷却配管１４Ｃ・１４Ｃは、下型１０の成形面の近傍に配置され、近接する下型１０の成形面からの距離が常に等しくなるように、近接する下型１０の成形面の形状に沿って湾曲しつつ延出し、冷却配管２４Ａ・２４Ａ、冷却配管２４Ｂ・２４Ｂ、及び冷却配管２４Ｃ・２４Ｃは、上型２０の成形面の近傍に配置され、近接する上型２０の成形面からの距離が常に等しくなるように、近接する上型２０の成形面の形状に沿って湾曲しつつ延出する金型１である。

Description

ホットプレス用金型

　本発明は、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス成形に用いられる金型に関する。

　従来、オーステナイト組織が現れる温度以上まで加熱された鋼板等のワークに対して、上型及び下型からなる金型が取り付けられたプレス装置によってプレス加工を行うと同時に、金型とワークとの接触による冷却を利用した焼入れ処理を施すホットプレス成形が広く知られている。

　ホットプレス成形においては、冷却水が流動する水路を金型の内部に形成することで金型を冷却し、焼入れの際にワークを良好に冷却させる技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

　しかしながら、上記のような水路は、一般的にドリルを用いて直線状に形成される。そのため、複雑な曲線状の成形面を有する金型においては、水路から成形面までの距離が部分的に異なり、成形面を均一に冷却できないという問題が生じる。延いては、焼入れの際にワークの一部分において充分な冷却速度を担保できず、ワークの硬度が部分的に所望の値よりも小さくなるという問題が生じる。

　上記のような問題を解決するためには、金型を積層鋼材によって作製することで、水路から成形面までの距離を均等にして、成形面を均一に冷却することが考えられるが、金型を積層鋼材によって作製するための高価な設備等が必要となる点で不利である。

特開２００８－２６４８５３号公報

　本発明は、成形面の均一な冷却が可能なホットプレス用金型を低価で提供することを課題とする。

　本発明のホットプレス用金型は、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うことで、製品を成形するホットプレス用金型であって、互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を具備し、前記下型及び／又は前記上型の内部には、冷却媒体が内部を流動する複数の冷却配管が設けられ、前記複数の冷却配管は、当該複数の冷却配管が設けられた前記下型及び／又は前記上型の成形面の近傍に配置され、当該成形面からの距離が常に等しくなるように、当該成形面の形状に沿って湾曲しつつ延出する。

　本発明のホットプレス用金型において、前記複数の冷却配管が設けられた前記下型及び／又は前記上型には、その成形面から内部に向けて複数の切削部が形成され、前記複数の切削部は、前記下型及び／又は前記上型における前記複数の冷却配管が配置される部分の全域に亘って一定の深さとなるように、前記成形面の形状に沿って形成され、前記複数の切削部に、それぞれ前記複数の冷却配管が設置された状態で、各冷却配管が溶接部によって接合されることが好ましい。

　本発明のホットプレス用金型において、前記下型及び前記上型のうちの一方の成形面には、左右方向における中途部において、他方の成形面に向けて突出する凸部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記凸部が形成された成形面は、当該凸部の突出端部にて左右方向に沿って延在する頂面と、当該頂面の左右方向における両端部から前記凸部の突出方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、前記下型及び前記上型のうちの他方の成形面には、左右方向における中途部において、前記凸部の形状に合わせて窪む凹部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記凹部が形成された成形面は、当該凹部の最深部にて左右方向に沿って延在する底面と、当該底面の左右方向における両端部から前記凹部の窪み方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、前記凸部が形成された成形面における前記頂面と前記二つの側面との結合部分、及び前記凹部が形成された成形面における前記二つの側面と前記二つの基端面との結合部分は、それぞれ丸みを帯びた凸状Ｒ部として形成され、
　前記複数の冷却配管が設けられた前記下型及び／又は前記上型の各凸状Ｒ部には、前記切削部が形成され、各凸状Ｒ部に位置する前記切削部には、前記冷却配管がその外周面を当該冷却配管が設けられた前記下型及び／又は前記上型の成形面から突出しないように設置された状態で、当該冷却配管を埋め込むように前記溶接部が形成され、各凸状Ｒ部に位置する前記切削部に形成された前記溶接部は、当該溶接部が形成された前記下型及び／又は前記上型の成形面と面一になるように形成されることが好ましい。

　本発明のホットプレス用金型において、前記下型及び前記上型のうちの一方の成形面には、左右方向における中途部において、他方の成形面に向けて突出する凸部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記下型及び前記上型のうちの他方の成形面には、左右方向における中途部において、前記凸部の形状に合わせて窪む凹部が前後方向に沿って連続的に形成され、前記凸部が形成された成形面は、当該凸部の突出端部にて左右方向に沿って延在する頂面と、当該頂面の左右方向における両端部から前記凸部の突出方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、前記頂面の左右方向における中央部には、前記切削部が形成され、前記頂面の左右方向における中央部に位置する前記切削部には、前記冷却配管がその外周面の一部を前記頂面から突出するように設置され、前記頂面の左右方向における中央部に位置する前記切削部に設置された前記冷却配管は、楕円の環状断面が前後方向に沿って連続する形状を有し、当該楕円の長辺が前記頂面と平行となるように配置されることが好ましい。

　本発明によれば、金型の成形面を均一に冷却でき、ワークに対する充分な速度での冷却を低価で実現できる。

本発明の第一実施形態における金型を示す斜視断面図。 下型を示す正面切断端面図。 図２におけるＡＡ線断面図。 図２におけるＢＢ線断面図。 上型を示す正面切断端面図。 下型の別形態を示す一部正面切断端面図。 本発明の第二実施形態における金型を示す正面切断端面図。

　［第一実施形態］
　以下では、図１～図６を参照して、本発明に係るホットプレス用金型の第一実施形態である金型１について説明する。
　金型１は、所定のプレス装置（不図示）に取り付けられ、板状のワーク（不図示）に対してホットプレス成形を施すことによって製品を作製するホットプレス用金型である。
　なお、説明の便宜上、図１における矢印Ｘの指す方向を金型１の右方向として左右方向を規定し、図１における矢印Ｙの指す方向を金型１の後方向として前後方向を規定し、図１における矢印Ｚの指す方向を金型１の上方向として上下方向を規定する。

　図１に示すように、金型１は、互いの成形面が対向するように設けられた下型１０及び上型２０から構成されている。
　下型１０及び上型２０は、所定の金属塊をＮＣ加工することによって作製されている。

　図１及び図２に示すように、下型１０は、上型２０と対応する下型であり、その成形面（上面）には、上方に突出する凸部１１が形成されている。
　凸部１１は、下型１０の成形面が上方に突出するように形成された部位であり、下型１０の成形面の左右方向における中途部（略中央部）において、前後方向に沿って連続的に形成されている。

　下型１０においては、凸部１１の突出端部（最上部）にて左右方向に沿って延在する頂面１０ａと、頂面１０ａの左右方向における両端部から凸部１１の突出方向とは逆方向（下方）に延出する側面１０ｂ・１０ｂと、側面１０ｂ・１０ｂの延出端部（下端部）から左右方向に沿って外方に延出する基端面１０ｃ・１０ｃとが所謂、ハット型形状の成形面として形成されており、頂面１０ａ及び側面１０ｂ・１０ｂが凸部１１の成形面となっている。

　下型１０における頂面１０ａと側面１０ｂ・１０ｂとが結合する部分は、それぞれ丸みを帯びた凸状Ｒ部１２・１２として形成され、下型１０における側面１０ｂ・１０ｂと基端面１０ｃ・１０ｃとが結合する部分は、それぞれ丸みを帯びた凹状Ｒ部１３・１３として形成されている。

　図３に示すように、頂面１０ａは、上下方向に変位しつつ前後方向に延出している。
　図４に示すように、側面１０ｂ・１０ｂは、左右方向に変位しつつ前後方向に延出している。
　つまり、凸部１１は、上下方向及び左右方向に変位しつつ前後方向に延出している。
　また、凸部１１（厳密には、側面１０ｂ・１０ｂ）の変位に伴い、基端面１０ｃ・１０ｃは、左右寸法が変化しつつ前後方向に延出している。
　このように、下型１０の成形面（厳密には、頂面１０ａ及び側面１０ｂ・１０ｂ）は、所定の凹凸面として形成されている。

　図２に示すように、下型１０は、冷却配管１４Ａ・１４Ａと、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂと、冷却配管１４Ｃ・１４Ｃとを具備している。
　冷却配管１４Ａ・１４Ａ、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂ、及び冷却配管１４Ｃ・１４Ｃは、真円の環状断面が前後方向に沿って連続する鋼管である。冷却配管１４Ａ・１４Ａ、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂ、及び冷却配管１４Ｃ・１４Ｃは、互いに内部空間が連通し、ポンプ等によって水等の冷却媒体が循環するように構成されている。

　図２、図３、及び図４に示すように、冷却配管１４Ａ・１４Ａは、内部を水等の冷却媒体が流動する鋼管であり、前後方向に沿って延出している。冷却配管１４Ａ・１４Ａは、下型１０の内部に埋設され、それぞれ凸状Ｒ部１２・１２近傍に配置されている。冷却配管１４Ａ・１４Ａは、それぞれ側面１０ｂ・１０ｂからの距離が前後方向における全範囲で等しく、かつ、頂面１０ａからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、パイプベンダー等を用いて、下型１０の成形面（厳密には、頂面１０ａ及び側面１０ｂ・１０ｂ）の形状に沿った曲げ加工が施された状態で下型１０に埋設されている。
　詳細には、下型１０の成形面から内部に向けて形成された切削部１５Ａ・１５Ａを埋めるように溶接部１６Ａ・１６Ａが形成されており、冷却配管１４Ａ・１４Ａがそれぞれ溶接部１６Ａ・１６Ａの内部に埋め込まれた状態となっている。

　切削部１５Ａ・１５Ａは、それぞれ凸状Ｒ部１２・１２において、下型１０を側面１０ｂ・１０ｂから左右方向に沿って内方に向けて切削すると共に、下型１０を頂面１０ａから下方に向けて切削することによって形成されている。切削部１５Ａ・１５Ａは、それぞれ前後方向に直交する断面視で略矩形状に形成されている。切削部１５Ａ・１５Ａは、下型１０の前後方向における全域に亘って一定の深さ（上下寸法、及び左右寸法）となるように、下型１０の成形面（厳密には、頂面１０ａ及び側面１０ｂ・１０ｂ）の形状に沿って形成されている。切削部１５Ａ・１５Ａの上下寸法、及び左右寸法は、冷却配管１４Ａ・１４Ａの外径よりも若干大きく設定されている。

　溶接部１６Ａ・１６Ａは、肉盛溶接によって切削部１５Ａ・１５Ａを埋めるように形成され、冷却配管１４Ａ・１４Ａと切削部１５Ａ・１５Ａとを接合する部材である。溶接部１６Ａ・１６Ａは、下型１０の成形面（厳密には、頂面１０ａ及び側面１０ｂ・１０ｂ）と面一になるように、下型１０の前後方向における全域に亘って形成されている。
　溶接部１６Ａ・１６Ａは、以下の如く形成される。
　即ち、まず、冷却配管１４Ａ・１４Ａの外周面が頂面１０ａ及び側面１０ｂ・１０ｂから突出しないように、冷却配管１４Ａ・１４Ａを切削部１５Ａ・１５Ａに設置する。
　次に、冷却配管１４Ａ・１４Ａが設置された状態の切削部１５Ａ・１５Ａに対して肉盛溶接を行い、頂面１０ａから若干上方に突出し、かつ、側面１０ｂ・１０ｂから左右方向に沿って下型１０の外方に向けて若干突出する肉盛部分を形成する。
　最後に、下型１０を作製する際に用いられたＮＣ加工用データに基づいて、前記の肉盛部分が下型１０の成形面（厳密には、頂面１０ａ及び側面１０ｂ・１０ｂ）と面一になるように、肉盛部分の余剰部分（下型１０の成形面から外方に突出した部分）を切削することで溶接部１６Ａ・１６Ａが形成される。

　また、溶接部１６Ａ・１６Ａは、下型１０の硬度（厳密には、下型１０における冷却配管１４Ａ・１４Ａ、及び溶接部１６Ａ・１６Ａ等を除いた部分）よりも高い硬度を有する素材からなる。
　これにより、ワークに対するプレス加工の際に摩耗し易い凸状Ｒ部１２・１２の耐摩耗性を向上させることができる。

　冷却配管１４Ｂ・１４Ｂは、冷却配管１４Ａ・１４Ａと略同様に構成された鋼管であり、前後方向に沿って延出している。冷却配管１４Ｂ・１４Ｂは、下型１０の内部に埋設され、それぞれ凹状Ｒ部１３・１３近傍の側面１０ｂ・１０ｂ側に配置されている。冷却配管１４Ｂ・１４Ｂは、それぞれ側面１０ｂ・１０ｂからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、パイプベンダー等を用いて、下型１０の成形面（厳密には、側面１０ｂ・１０ｂ）の形状に沿った曲げ加工が施された状態で下型１０に埋設されている。
　詳細には、下型１０の成形面から内部に向けて形成された切削部１５Ｂ・１５Ｂを埋めるように溶接部１６Ｂ・１６Ｂが形成されており、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂがそれぞれ溶接部１６Ｂ・１６Ｂの内部に埋め込まれた状態となっている。

　切削部１５Ｂ・１５Ｂは、それぞれ凹状Ｒ部１３・１３の近傍において、下型１０を側面１０ｂ・１０ｂから左右方向に沿って内方に向けて切削することによって形成されている。切削部１５Ｂ・１５Ｂは、それぞれ前後方向に直交する断面視で略矩形状に形成されている。切削部１５Ｂ・１５Ｂは、下型１０の前後方向における全域に亘って一定の深さ（左右寸法）となるように、下型１０の成形面（厳密には、側面１０ｂ・１０ｂ）の形状に沿って形成されている。切削部１５Ｂ・１５Ｂの上下寸法、及び左右寸法は、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂの外径よりも若干大きく設定されている。

　溶接部１６Ｂ・１６Ｂは、肉盛溶接によって切削部１５Ｂ・１５Ｂを埋めるように形成され、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂと切削部１５Ｂ・１５Ｂとを接合する部材である。溶接部１６Ｂ・１６Ｂは、下型１０の成形面（厳密には、側面１０ｂ・１０ｂ）と面一になるように、下型１０の前後方向における全域に亘って形成されている。
　溶接部１６Ｂ・１６Ｂは、以下の如く形成される。
　即ち、まず、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂの外周面が側面１０ｂ・１０ｂから突出しないように、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂを切削部１５Ｂ・１５Ｂに設置する。
　次に、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂが設置された状態の切削部１５Ｂ・１５Ｂに対して肉盛溶接を行い、側面１０ｂ・１０ｂから左右方向に沿って下型１０の外方に向けて若干突出する肉盛部分を形成する。
　最後に、下型１０を作製する際に用いられたＮＣ加工用データに基づいて、前記の肉盛部分が下型１０の成形面（厳密には、側面１０ｂ・１０ｂ）と面一になるように、肉盛部分の余剰部分（下型１０の成形面から外方に突出した部分）を切削することで溶接部１６Ｂ・１６Ｂが形成される。

　冷却配管１４Ｃ・１４Ｃは、冷却配管１４Ａ・１４Ａと略同様に構成された鋼管であり、前後方向に沿って延出している。冷却配管１４Ｃ・１４Ｃは、下型１０の内部に埋設され、それぞれ凹状Ｒ部１３・１３近傍の基端面１０ｃ・１０ｃ側に配置されている。冷却配管１４Ｃ・１４Ｃは、それぞれ基端面１０ｃ・１０ｃからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、パイプベンダー等を用いて、下型１０の成形面（厳密には、基端面１０ｃ・１０ｃ）の形状に沿った曲げ加工が施された状態で下型１０に埋設されている。
　詳細には、下型１０の成形面から内部に向けて形成された切削部１５Ｃ・１５Ｃを埋めるように溶接部１６Ｃ・１６Ｃが形成されており、冷却配管１４Ｃ・１４Ｃがそれぞれ溶接部１６Ｃ・１６Ｃの内部に埋め込まれた状態となっている。

　切削部１５Ｃ・１５Ｃは、それぞれ凹状Ｒ部１３・１３の近傍において、下型１０を基端面１０ｃ・１０ｃから下方に向けて切削することによって形成されている。切削部１５Ｃ・１５Ｃは、それぞれ前後方向に直交する断面視で略矩形状に形成されている。切削部１５Ｃ・１５Ｃは、下型１０の前後方向における全域に亘って一定の深さ（上下寸法）となるように、下型１０の成形面（厳密には、基端面１０ｃ・１０ｃ）の形状に沿って形成されている。切削部１５Ｃ・１５Ｃの上下寸法、及び左右寸法は、冷却配管１４Ｃ・１４Ｃの外径よりも若干大きく設定されている。

　溶接部１６Ｃ・１６Ｃは、肉盛溶接によって切削部１５Ｃ・１５Ｃを埋めるように形成され、冷却配管１４Ｃ・１４Ｃと切削部１５Ｃ・１５Ｃとを接合する部材である。溶接部１６Ｃ・１６Ｃは、下型１０の成形面（厳密には、基端面１０ｃ・１０ｃ）と面一になるように、下型１０の前後方向における全域に亘って形成されている。
　溶接部１６Ｃ・１６Ｃは、以下の如く形成される。
　即ち、まず、冷却配管１４Ｃ・１４Ｃの外周面が基端面１０ｃ・１０ｃから突出しないように、冷却配管１４Ｃ・１４Ｃを切削部１５Ｃ・１５Ｃに設置する。
　次に、冷却配管１４Ｃ・１４Ｃが設置された状態の切削部１５Ｃ・１５Ｃに対して肉盛溶接を行い、基端面１０ｃ・１０ｃから若干上方に向けて突出する肉盛部分を形成する。
　最後に、下型１０を作製する際に用いられたＮＣ加工用データに基づいて、前記の肉盛部分が下型１０の成形面（厳密には、基端面１０ｃ・１０ｃ）と面一になるように、肉盛部分の余剰部分（下型１０の成形面から外方に突出した部分）を切削することで溶接部１６Ｃ・１６Ｃが形成される。

　このように、冷却配管１４Ａ・１４Ａは、それぞれ側面１０ｂ・１０ｂからの距離が前後方向における全範囲で等しく、かつ、頂面１０ａからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、下型１０の内部に湾曲された状態で埋め込まれ、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂは、それぞれ側面１０ｂ・１０ｂからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、下型１０の内部に湾曲された状態で埋め込まれ、冷却配管１４Ｃ・１４Ｃは、それぞれ基端面１０ｃ・１０ｃからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、下型１０の内部に湾曲された状態で埋め込まれている。
　これにより、下型１０の成形面を前後方向における全範囲で均一に冷却することが可能となる。加えて、下型１０の前後方向に直交する切断面（図２参照）における成形面が均一に冷却されるように、複数の冷却配管（本実施形態においては、冷却配管１４Ａ・１４Ａ、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂ、及び冷却配管１４Ｃ・１４Ｃ）を配置することで、下型１０の成形面を全範囲において均一に冷却することができる。

　図１及び図５に示すように、上型２０は、下型１０と対応する上型であり、その成形面（下面）には、凹部２１が凸部１１の形状に合わせて上方に窪むように形成されている。
　凹部２１は、上型２０の成形面が上方に窪むように形成された部位であり、上型２０の成形面の左右方向における中途部（略中央部）において、前後方向に沿って連続的に形成されている。

　上型２０においては、凹部２１の最深部（最上部）にて左右方向に沿って延在する底面２０ａと、底面２０ａの左右方向における両端部から凹部２１の窪み方向とは逆方向（下方）に延出する側面２０ｂ・２０ｂと、側面２０ｂ・２０ｂの延出端部（下端部）から左右方向に沿って外方に延出する基端面２０ｃ・２０ｃとが所謂、ハット型形状の成形面として形成されており、底面２０ａ及び側面２０ｂ・２０ｂが凹部２１の成形面となっている。

　上型２０における側面２０ｂ・２０ｂと基端面２０ｃ・２０ｃとが結合する部分は、それぞれ丸みを帯びた凸状Ｒ部２２・２２として形成され、上型２０における底面２０ａと側面２０ｂ・２０ｂとが結合する部分は、それぞれ丸みを帯びた凹状Ｒ部２３・２３として形成されている。

　底面２０ａは、頂面１０ａと略同様に、上下方向に変位しつつ前後方向に延出している。
　側面２０ｂ・２０ｂは、側面１０ｂ・１０ｂと略同様に、左右方向に変位しつつ前後方向に延出している。
　つまり、凹部２１は、凸部１１と略同様に、上下方向及び左右方向に変位しつつ前後方向に延出している。
　また、凹部２１（厳密には、側面２０ｂ・２０ｂ）の変位に伴い、基端面２０ｃ・２０ｃは、左右寸法が変化しつつ前後方向に延出している。
　このように、上型２０の成形面（厳密には、底面２０ａ及び側面２０ｂ・２０ｂ）は、下型１０の成形面（厳密には、頂面１０ａ及び側面１０ｂ・１０ｂ）と略同様に、所定の凹凸面として形成されている。

　図５に示すように、上型２０は、冷却配管２４Ａ・２４Ａと、冷却配管２４Ｂ・２４Ｂと、冷却配管２４Ｃ・２４Ｃとを具備している。
　冷却配管２４Ａ・２４Ａ、冷却配管２４Ｂ・２４Ｂ、及び冷却配管２４Ｃ・２４Ｃは、互いに内部空間が連通し、ポンプ等によって水等の冷却媒体が循環するように構成されている。

　冷却配管２４Ａ・２４Ａは、内部を水等の冷却媒体が流動する鋼管であり、前後方向に沿って延出している。冷却配管２４Ａ・２４Ａは、上型２０の内部に埋設され、それぞれ凸状Ｒ部２２・２２の近傍に配置されている。冷却配管２４Ａ・２４Ａは、それぞれ側面２０ｂ・２０ｂからの距離が前後方向における全範囲で等しく、かつ、基端面２０ｃ・２０ｃからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、パイプベンダー等を用いて、上型２０の成形面（厳密には、側面２０ｂ・２０ｂ及び基端面２０ｃ・２０ｃ）の形状に沿った曲げ加工が施された状態で上型２０に埋設されている。
　詳細には、上型２０の成形面から内部に向けて形成された切削部２５Ａ・２５Ａを埋めるように溶接部２６Ａ・２６Ａが形成されており、冷却配管２４Ａ・２４Ａがそれぞれ溶接部２６Ａ・２６Ａの内部に埋め込まれた状態となっている。

　切削部２５Ａ・２５Ａは、それぞれ凸状Ｒ部２２・２２において、上型２０を側面２０ｂ・２０ｂから左右方向に沿って外方に向けて切削すると共に、上型２０を基端面２０ｃ・２０ｃから下方に向けて切削することによって形成されている。切削部２５Ａ・２５Ａは、それぞれ前後方向に直交する断面視で略矩形状に形成されている。切削部２５Ａ・２５Ａは、上型２０の前後方向における全域に亘って一定の深さ（上下寸法、及び左右寸法）となるように、上型２０の成形面（厳密には、側面１０ｂ・１０ｂ及び基端面２０ｃ・２０ｃ）の形状に沿って形成されている。切削部２５Ａ・２５Ａの上下寸法、及び左右寸法は、冷却配管２４Ａ・２４Ａの外径よりも若干大きく設定されている。

　溶接部２６Ａ・２６Ａは、肉盛溶接によって切削部２５Ａ・２５Ａを埋めるように形成され、冷却配管２４Ａ・２４Ａと切削部２５Ａ・２５Ａとを接合する部材である。溶接部２６Ａ・２６Ａは、上型２０の成形面（厳密には、側面２０ｂ・２０ｂ及び基端面２０ｃ・２０ｃ）と面一になるように、上型２０の前後方向における全域に亘って形成されている。
　溶接部２６Ａ・２６Ａは、以下の如く形成される。
　即ち、まず、冷却配管２４Ａ・２４Ａの外周面が側面２０ｂ・２０ｂ及び基端面２０ｃ・２０ｃから突出しないように、冷却配管２４Ａ・２４Ａを切削部２５Ａ・２５Ａに設置する。
　次に、冷却配管２４Ａ・２４Ａが設置された状態の切削部２５Ａ・２５Ａに対して肉盛溶接を行い、側面２０ｂ・２０ｂから左右方向に沿って上型２０の内方に向けて若干突出し、かつ、基端面２０ｃ・２０ｃから若干下方に突出する肉盛部分を形成する。
　最後に、上型２０を作製する際に用いられたＮＣ加工用データに基づいて、前記の肉盛部分が上型２０の成形面（厳密には、側面２０ｂ・２０ｂ及び基端面２０ｃ・２０ｃ）と面一になるように、肉盛部分の余剰部分（上型２０の成形面から外方に突出した部分）を切削することで溶接部２６Ａ・２６Ａが形成される。

　また、溶接部２６Ａ・２６Ａは、上型２０の硬度（厳密には、上型２０における冷却配管２４Ａ・２４Ａ、及び溶接部２６Ａ・２６Ａ等を除いた部分）よりも高い硬度を有する素材からなる。
　これにより、ワークに対するプレス加工の際に摩耗し易い凸状Ｒ部２２・２２の耐摩耗性を向上させることができる。

　冷却配管２４Ｂ・２４Ｂは、冷却配管２４Ａ・２４Ａと略同様に構成された鋼管であり、前後方向に沿って延出している。冷却配管２４Ｂ・２４Ｂは、上型２０の内部に埋設され、それぞれ凹状Ｒ部２３・２３近傍の側面２０ｂ・２０ｂ側に配置されている。冷却配管２４Ｂ・２４Ｂは、それぞれ側面２０ｂ・２０ｂからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、パイプベンダー等を用いて、上型２０の成形面（厳密には、側面２０ｂ・２０ｂ）の形状に沿った曲げ加工が施された状態で上型２０に埋設されている。
　詳細には、上型２０の成形面から内部に向けて形成された切削部２５Ｂ・２５Ｂを埋めるように溶接部２６Ｂ・２６Ｂが形成されており、冷却配管２４Ｂ・２４Ｂがそれぞれ溶接部２６Ｂ・２６Ｂの内部に埋め込まれた状態となっている。
　なお、冷却配管２４Ｂ・２４Ｂの上型２０への埋め込み態様は、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂの下型１０への埋め込み態様と略同様であるため、切削部２５Ｂ・２５Ｂ、及び溶接部２６Ｂ・２６Ｂの詳細な説明は省略する。

　冷却配管２４Ｃ・２４Ｃは、冷却配管２４Ａ・２４Ａと略同様に構成された鋼管であり、前後方向に沿って延出している。冷却配管２４Ｃ・２４Ｃは、上型２０の内部に埋設され、それぞれ凹状Ｒ部２３・２３近傍の底面２０ａ側に配置されている。冷却配管２４Ｃ・２４Ｃは、それぞれ底面２０ａからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、パイプベンダー等を用いて、上型２０の成形面（厳密には、底面２０ａ）の形状に沿った曲げ加工が施された状態で上型２０に埋設されている。
　詳細には、上型２０の成形面から内部に向けて形成された切削部２５Ｃ・２５Ｃを埋めるように溶接部２６Ｃ・２６Ｃが形成されており、冷却配管２４Ｃ・２４Ｃがそれぞれ溶接部２６Ｃ・２６Ｃの内部に埋め込まれた状態となっている。
　なお、冷却配管２４Ｃ・２４Ｃの上型２０への埋め込み態様は、冷却配管１４Ｃ・１４Ｃの下型１０への埋め込み態様と略同様であるため、切削部２５Ｃ・２５Ｃ、及び溶接部２６Ｃ・２６Ｃの詳細な説明は省略する。

　このように、冷却配管２４Ａ・２４Ａは、それぞれ側面２０ｂ・２０ｂからの距離が前後方向における全範囲で等しく、かつ、基端面２０ｃ・２０ｃからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、上型２０の内部に湾曲された状態で埋め込まれ、冷却配管２４Ｂ・２４Ｂは、それぞれ側面２０ｂ・２０ｂからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、上型２０の内部に湾曲された状態で埋め込まれ、冷却配管２４Ｃ・２４Ｃは、それぞれ底面２０ａからの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、上型２０の内部に湾曲された状態で埋め込まれている。
　これにより、上型２０の成形面を前後方向における全範囲で均一に冷却することが可能となる。加えて、上型２０の前後方向に直交する切断面（図５参照）における成形面が均一に冷却されるように、複数の冷却配管（本実施形態においては、冷却配管２４Ａ・２４Ａ、冷却配管２４Ｂ・２４Ｂ、及び冷却配管２４Ｃ・２４Ｃ）を配置することで、上型２０の成形面を全範囲において均一に冷却することができる。

　以上のように、金型１においては、複数の冷却配管が金型１の内部における成形面の近傍に配置され、それぞれ近接する成形面からの距離が前後方向における全範囲で等しくなるように、当該成形面の形状に沿って湾曲しつつ前後方向に沿って延出している。
　これにより、金型１の成形面を均一に冷却することが可能となる。したがって、焼入れの際に、金型１によって成形された製品における全ての部分において充分な冷却速度を担保でき、製品の硬度が部分的に所望の値よりも小さくなることを防止することができる。また、金型１を高価な設備等が必要となる積層鋼材によって作製する必要がないため、金型１の作製に要するコストを低減することができる。
　ただし、前述のように、複数の冷却配管は、金型１の前後方向に直交する切断面（図２及び図５参照）において、金型１の成形面が均一に冷却されるように配置されているものとする。

　なお、本実施形態においては、冷却配管を完全に金型１の内部に埋め込む構成としたが、図６に示すように、冷却配管の外周面が金型１の成形面の一部となるように、冷却配管を金型１の内部に埋め込む構成とすることも可能である。
　また、このように配置された冷却配管における金型１の成形面から外部に露出した外周面の一部分を切削することで、金型１の成形面を任意の形状とすることも可能である。
　なお、説明の便宜上、図６には、下型１０の凸状Ｒ部１２・１２近傍に配置される冷却配管１４Ａ・１４Ａのみを記載している。

　また、本実施形態においては、下型１０及び上型２０の両方にそれぞれ複数の冷却配管を設けたが、下型１０及び上型２０の少なくとも一方に複数の冷却配管を設ける構成とすることも可能である。

　また、本実施形態における下型１０及び上型２０には、それぞれ凸部１１及び凹部２１が形成されているが、このような形状以外の下型及び上型からなる金型においても、本発明を適用可能である。

　また、本実施形態においては、冷却配管を金型１の成形面の形状に沿って湾曲させつつ、前後方向に沿って延出させたが、これに限定するものではなく、例えば、冷却配管を前後方向に沿って延出した部分と、左右方向に沿って延出した部分とを含む構成にすることも可能である。

　［第二実施形態］
　以下では、図７を参照して、本発明に係るホットプレス用金型の第二実施形態である金型１００について説明する。
　金型１００は、所定のプレス装置（不図示）に取り付けられ、板状のワーク（不図示）に対してホットプレス成形を施すことによって製品を作製するホットプレス用金型である。
　なお、説明の便宜上、図７における上下方向を金型１００の上下方向と規定し、図７における左右方向を金型１００の左右方向と規定する。更に、図７における紙面手前側を金型１００の前方、同じく紙面奥側を金型１００の後方と規定する。

　図７に示すように、金型１００は、互いの成形面が対向するように設けられた下型１１０及び上型１２０から構成されている。
　下型１１０及び上型１２０は、所定の金属塊をＮＣ加工することによって作製されている。

　下型１１０は、上型１２０と対応する下型であり、その成形面（上面）には、上方に突出する凸部１１１が形成されている。
　凸部１１１は、下型１１０の成形面が上方に突出するように形成された部位であり、下型１１０の成形面の左右方向における中途部（略中央部）において、前後方向に沿って連続的に形成されている。

　下型１１０においては、凸部１１１の最上部にて左右方向に沿って延在する頂面１１０ａと、頂面１１０ａの左右方向における両端から下方に延出する側面１１０ｂ・１１０ｂと、側面１１０ｂ・１１０ｂの下端から左右方向に沿って外方に延出する基端面１１０ｃ・１１０ｃとが所謂、ハット型形状の成形面として形成されており、頂面１１０ａ及び側面１１０ｂ・１１０ｂが凸部１１１の成形面となっている。
　なお、下型１１０の成形面（厳密には、頂面１１０ａ及び側面１１０ｂ・１０ｂ）は、下型１０の成形面と略同様に、所定の凹凸面として形成されている。

　下型１１０は、冷却配管１１４を具備している。
　なお、図示はしていないが、下型１１０の内部には、下型１０に設けられた複数の冷却配管（冷却配管１４Ａ・１４Ａ、冷却配管１４Ｂ・１４Ｂ、及び冷却配管１４Ｃ・１４Ｃ）と略同様に構成された複数の冷却配管が設けられているものとする。

　冷却配管１１４は、内部を水等の冷却媒体が流動する鋼管であり、前後方向に沿って延出している。冷却配管１１４は、楕円の環状断面が前後方向に沿って連続する形状を有しており、当該楕円の長辺が頂面１１０ａと略平行となる状態で下型１１０の内部に埋設され、冷却配管１１４の外周面の上部が下型１１０の頂面１１０ａから上方に突出するように頂面１１０ａの左右方向における中央部に配置されている。冷却配管１１４は、頂面１１０ａからの距離（突出寸法）が前後方向における全範囲で等しくなるように、パイプベンダー等を用いて、下型１１０の成形面（厳密には、頂面１１０ａ）の形状に沿った曲げ加工が施された状態で下型１１０に設置されている。
　詳細には、下型１１０の頂面１１０ａから内部に向けて形成された切削部１１５に冷却配管１１４が設置された状態で、冷却配管１１４と切削部１１５とが溶接部１１６によって接合されている。

　切削部１１５は、頂面１１０ａの左右方向における中央部において、下型１１０を頂面１１０ａから下方に向けて切削することによって形成されている。切削部１１５は、前後方向に直交する断面視で略矩形状に形成されている。切削部１１５は、下型１１０の前後方向における全域に亘って一定の深さ（上下寸法）となるように、下型１１０の成形面（厳密には、頂面１１０ａ）の形状に沿って形成されている。切削部１１５の上下寸法は、冷却配管１１４の断面における楕円の短辺の長さよりも若干小さく設定され、切削部１１５の左右寸法は、冷却配管１１４の断面における楕円の長辺の長さと同程度に設定されている。

　溶接部１１６は、冷却配管１１４の下部が切削部１１５に設置された状態で、冷却配管１１４と切削部１１５とを接合するように溶接を行うことで形成され、下型１１０の前後方向における全域に亘って形成されている。

　このように、冷却配管１１４は、その断面における楕円の長辺が頂面１１０ａと略平行となる状態で下型１１０の内部に埋設され、冷却配管１１４の外周面の上部が下型１１０の頂面１１０ａから上方に突出するように頂面１１０ａの左右方向における中央部に配置されている。
　そのため、プレス加工後のスプリングバックの影響によって、頂面１１０ａに対応する部分が頂面１１０ａに対して離間するように浮く特徴を有する製品に対して焼入れを行う際に、当該製品における浮いた部分と冷却配管１１４の上部とが接触することとなる。
　これにより、焼入れ時に抜熱され難い、製品における浮いた部分を充分な速度で冷却することができ、当該部分の硬度が所望の値よりも小さくなることを防止することができる。
　また、冷却配管１１４は、頂面１１０ａからの距離（突出寸法）が前後方向における全範囲で等しくなるように湾曲している。
　これにより、製品に対する冷却配管１１４の接触面積を前後方向において均一にすることができる。したがって、冷却配管１１４による製品の冷却を前後方向における全範囲で均一に行うことができる。

　上型１２０は、下型１１０と対応する上型である。
　なお、上型１２０は、上型２０と略同様に構成されているため、詳細な説明は省略する。
　また、図示はしていないが、上型１２０の内部には、上型２０に設けられた複数の冷却配管（冷却配管２４Ａ・２４Ａ、冷却配管２４Ｂ・２４Ｂ、及び冷却配管２４Ｃ・２４Ｃ）と略同様に構成された複数の冷却配管が設けられているものとする。

　なお、本実施形態においては、楕円の環状断面を有する冷却配管１１４を上部が下型１１０の頂面１１０ａから上方に突出するように設けたが、下部が上型１２０における頂面１１０ａに対向する成形面から下方に突出するように設け、冷却配管１１４に接触する部分が下方に突出するような形状の製品が成形されるような構成の金型１００とすることも可能である。この場合においても、焼入れ時に、製品における抜熱され難い部分（頂面１１０ａに対応する部分）を充分な速度で冷却することができ、当該部分の硬度が所望の値よりも小さくなることを防止することができる。

　なお、上記の各実施形態における金型は、凸部が形成された下型、及び凹部が形成された上型からなる構成としたが、凹部が形成された下型、及び凸部が形成された上型からなる構成とすることも可能である。

　本発明は、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス用金型に利用できる。

　１　　金型
　１０　下型
　１０ａ　頂面
　１０ｂ　側面
　１０ｃ　基端面
　１１　凸部
　１２　凸状Ｒ部
　１３　凹状Ｒ部
　１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ　冷却配管
　１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ　切削部
　１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ　溶接部
　２０　上型
　２０ａ　底面
　２０ｂ　側面
　２０ｃ　基端面
　２１　凹部
　２２　凸状Ｒ部
　２３　凹状Ｒ部
　２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ　冷却配管
　２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ　切削部
　２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ　溶接部

Claims (4)

1. 　加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うことで、製品を成形するホットプレス用金型であって、
   　互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を具備し、
   　前記下型及び／又は前記上型の内部には、冷却媒体が内部を流動する複数の冷却配管が設けられ、
   　前記複数の冷却配管は、当該複数の冷却配管が設けられた前記下型及び／又は前記上型の成形面の近傍に配置され、当該成形面からの距離が常に等しくなるように、当該成形面の形状に沿って湾曲しつつ延出する、
   　ことを特徴とするホットプレス用金型。
2. 　前記複数の冷却配管が設けられた前記下型及び／又は前記上型には、その成形面から内部に向けて複数の切削部が形成され、
   　前記複数の切削部は、前記下型及び／又は前記上型における前記複数の冷却配管が配置される部分の全域に亘って一定の深さとなるように、前記成形面の形状に沿って形成され、
   　前記複数の切削部に、それぞれ前記複数の冷却配管が設置された状態で、各冷却配管が溶接部によって接合される、
   　ことを特徴とする請求項１に記載のホットプレス用金型。
3. 　前記下型及び前記上型のうちの一方の成形面には、左右方向における中途部において、他方の成形面に向けて突出する凸部が前後方向に沿って連続的に形成され、
   　前記凸部が形成された成形面は、当該凸部の突出端部にて左右方向に沿って延在する頂面と、当該頂面の左右方向における両端部から前記凸部の突出方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、
   　前記下型及び前記上型のうちの他方の成形面には、左右方向における中途部において、前記凸部の形状に合わせて窪む凹部が前後方向に沿って連続的に形成され、
   　前記凹部が形成された成形面は、当該凹部の最深部にて左右方向に沿って延在する底面と、当該底面の左右方向における両端部から前記凹部の窪み方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、
   　前記凸部が形成された成形面における前記頂面と前記二つの側面との結合部分、及び前記凹部が形成された成形面における前記二つの側面と前記二つの基端面との結合部分は、それぞれ丸みを帯びた凸状Ｒ部として形成され、
   　前記複数の冷却配管が設けられた前記下型及び／又は前記上型の各凸状Ｒ部には、前記切削部が形成され、
   　各凸状Ｒ部に位置する前記切削部には、前記冷却配管がその外周面を当該冷却配管が設けられた前記下型及び／又は前記上型の成形面から突出しないように設置された状態で、当該冷却配管を埋め込むように前記溶接部が形成され、
   　各凸状Ｒ部に位置する前記切削部に形成された前記溶接部は、当該溶接部が形成された前記下型及び／又は前記上型の成形面と面一になるように形成される、
   　ことを特徴とする請求項２に記載のホットプレス用金型。
4. 　前記下型及び前記上型のうちの一方の成形面には、左右方向における中途部において、他方の成形面に向けて突出する凸部が前後方向に沿って連続的に形成され、
   　前記下型及び前記上型のうちの他方の成形面には、左右方向における中途部において、前記凸部の形状に合わせて窪む凹部が前後方向に沿って連続的に形成され、
   　前記凸部が形成された成形面は、当該凸部の突出端部にて左右方向に沿って延在する頂面と、当該頂面の左右方向における両端部から前記凸部の突出方向とは逆方向に延出する二つの側面と、当該二つの側面の延出端部から左右方向に沿って外方に延出する二つの基端面と、から成り、
   　前記頂面の左右方向における中央部には、前記切削部が形成され、
   　前記頂面の左右方向における中央部に位置する前記切削部には、前記冷却配管がその外周面の一部を前記頂面から突出するように設置され、
   　前記頂面の左右方向における中央部に位置する前記切削部に設置された前記冷却配管は、楕円の環状断面が前後方向に沿って連続する形状を有し、当該楕円の長辺が前記頂面と平行となるように配置される、
   　ことを特徴とする請求項２に記載のホットプレス用金型。

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