(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-21
(45)【発行日】2022-10-31
(54)【発明の名称】熱間プレス成型用金型
(51)【国際特許分類】
B21D 24/00 20060101AFI20221024BHJP
B21D 37/20 20060101ALI20221024BHJP
B23K 26/34 20140101ALI20221024BHJP
B23K 26/21 20140101ALI20221024BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20221024BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20221024BHJP
B21D 37/16 20060101ALI20221024BHJP
B21D 22/20 20060101ALI20221024BHJP
【ＦＩ】
B21D24/00 M
B21D37/20 D
B23K26/34
B23K26/21 Z
B33Y30/00
B33Y10/00
B21D37/16
B21D22/20 H
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2021205776
(22)【出願日】2021-12-20
【審査請求日】2021-12-24
(73)【特許権者】
【識別番号】591214527
【氏名又は名称】株式会社ジーテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】高橋 直樹
(72)【発明者】
【氏名】糸井 宏樹
(72)【発明者】
【氏名】田中 誠也
(72)【発明者】
【氏名】米田 博一
【審査官】山本 裕太
(56)【参考文献】
【文献】特許第３８６３８７４（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】国際公開第２０１３／００５３１８（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２１Ｄ ２４／００
Ｂ２１Ｄ ３７／２０
Ｂ２３Ｋ ２６／３４
Ｂ２３Ｋ ２６／２１
Ｂ３３Ｙ ３０／００
Ｂ３３Ｙ １０／００
Ｂ２１Ｄ ３７／１６
Ｂ２１Ｄ ２２／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
合金工具鋼によって形成された金型本体と、前記金型本体に突設され、被成型物としての加熱された金属板材と接する成型面を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起とを備え、
前記金型本体は、
前記成型面が前記金属板材の成型方向とは交差する方向に延びるように形成される第１の成型部分と、
前記成型面が前記成型方向に延びるように形成される第２の成型部分と、
前記成型面が凸曲面となるように前記第１の成型部分と前記第２の成型部分とを接続する第３の成型部分とを有し、
前記第３の成型部分に設けられた前記成型用突起は、前記第１の成型部分と前記第２の成型部分との間で延びる突条となるように形成されていることを特徴とする熱間プレス成型用金型。
【請求項2】
請求項１において、
前記成型用突起は、前記合金工具鋼より硬度が高い鉄鋼系材料によって形成されていることを特徴とする熱間プレス成型用金型。
【請求項3】
請求項１または請求項２記載の熱間プレス成型用金型において、前記第３の成型部分の少なくとも一部は、前記第１の成型部分と前記第２の成型部分との境界が延びる方向において、前記凸曲面の曲率半径が変わるように形成され、
前記突条の長手方向の長さは、前記曲率半径が大きいほど長くなることを特徴とする熱間プレス成型用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、成型面を構成する成型用凸部を有する熱間プレス成型用金型、熱間プレス成型用金型の製造方法および熱間プレス成型用金型における成型用凸部の補修方法に関する。
【背景技術】
【0002】
車両の骨格部品を成型する技術として、熱間プレス成型法の一つであるホットスタンプ工法が知られている。このホットスタンプ工法は、高温に熱した金属板材を熱間プレス成型装置に装填し、この金属板材に対してプレス成型を行うと同時に焼入れを行う工法である。この種のホットスタンプ工法を実施するために使用する従来の熱間プレス成型装置は、例えば特許文献１に記載されている。
【0003】
特許文献１に開示されている熱間プレス成型装置は、成型時に金属板材に冷却媒体を当てて金属板材を急冷させる冷却装置を備えている。この冷却装置は、金型本体に開口する噴射穴から冷却媒体を金属板材に向けて噴出させ、この冷却媒体を金型と金属板材との間に形成した通路に通して排出する構成が採られている。金型と金属板材との間に冷却媒体を流すためには、金型の成型面を多数の成型用突起によって構成し、成型用突起どうしの間に生じる空間を冷却媒体の通路としている。特許文献１に記載されている成型用突起は、電解加工、化学エッチング、放電加工またはめっき法などによって形成されている。
【0004】
成型用突起は、成型回数に応じて摩耗する。成型用突起の摩耗量が多くなると冷却媒体が流れ難くなる。このため、摩耗が進行した成型用突起は、肉盛りと、機械加工による仕上げ加工とが施されて補修されている。肉盛りは、作業者が手作業で個々の成型用突起に対して行っている。成型用突起に肉盛りを行うときは、金型を所定の予熱温度に加熱している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第３８６３８７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載されている熱間プレス成型用金型では、耐摩耗性が高くなるように充分な硬さと高さを有する凸部を簡単に形成することができないという問題があった。特許文献１に示す成型用突起は、電解加工、化学エッチング、放電加工またはめっき法などによって形成されている。これらの方法を実施するためには、金型を液槽に浸漬させなければならない。すなわち、成型用突起を形成するにあたって金型を浸漬する液槽が必要であるから、成型用突起を簡単に形成することができない。また、特許文献１に示す熱間プレス成型用金型において、成型用突起の硬度を高くするためには、例えばめっき法によって成型用突起を形成しなければならない。このため、成型用突起を高度が高くかつ冷却媒体を効率よく流すことができるような高さにめっき法で形成するためには、めっきに要する時間が長くなり、簡単には行うことができない。
【0007】
また、特許文献１に記載されている熱間プレス成型用金型では、個々の成型用突起を作業者が手作業で補修しなければならないから、成型用突起を補修する際の作業工数が多くなるとともに作業時間が長く必要になり、補修に要するコストが高くなるという問題もあった。さらに、成型用突起の補修を行うときに、冷却媒体の噴出孔や吸入孔などが肉盛り材料によって塞がれてしまうおそれもあった。
【0008】
本発明の目的は、硬度が高い成型用突起を簡単に形成することが可能な熱間プレス成型用金型および熱間プレス成型用金型の製造方法を提供することと、成型用突起の補修を簡単にかつ高い精度で行うことが可能な熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この目的を達成するために本発明に係る熱間プレス成型用金型は、合金工具鋼によって形成された金型本体と、前記金型本体に突設され、被成型物としての加熱された金属板材と接する成型面を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起とを備え、前記成型用突起は、前記合金工具鋼より硬度が高い鉄鋼系材料によって形成されているものである。
【0010】
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記金型本体は、前記成型面が前記金属板材の成型方向とは交差する方向に延びるように形成される第１の成型部分と、前記成型面が前記成型方向に延びるように形成される第２の成型部分と、前記成型面が凸曲面となるように前記第１の成型部分と前記第２の成型部分とを接続する第３の成型部分とを有し、前記第３の成型部分に設けられた前記成型用突起は、前記第１の成型部分と前記第２の成型部分との間で延びる突条となるように形成されていてもよい。
【0011】
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記第３の成型部分の少なくとも一部は、前記第１の成型部分と前記第２の成型部分との境界が延びる方向において、前記凸曲面の曲率半径が変わるように形成され、前記突条の長手方向の長さは、前記曲率半径が大きいほど長くなってもよい。
【0012】
本発明に係る熱間プレス成型用金型の製造方法は、加熱された金属板材を成型する熱間プレス成型用金型の金型本体を形成する予備形成ステップと、前記金型本体の表面に、前記金属板材と接する成型面を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起を３Ｄプリンタによって突設する突起形成ステップとを有し、前記突起形成ステップは、前記成型用突起を、前記表面に沿う第１の方向に所定の間隔をおいて並ぶように前記第１の方向の基端側から先端側に向けて順次形成する第１のステップと、前記第１のステップの後に実施され、前記成型用突起を、前記第１のステップにおいて形成された複数の前記成型用突起とは前記表面の上で前記第１の方向とは直交する第２の方向に隣り合う位置に、前記第１の方向の前記先端側から前記基端側に向けて所定の間隔をおいて並ぶように順次形成する第２のステップとを有し、前記第１のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第１の列と、前記第２のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第２の列とが前記第２の方向において互いに隣り合う状態で交互に並ぶように前記第１のステップと前記第２のステップとを交互に複数回にわたって繰り返すことにより実施する方法である。
【0013】
本発明に係る熱間プレス成型用金型の製造方法は、加熱された金属板材を成型する熱間プレス成型用金型の金型本体を形成する予備形成ステップと、前記金型本体の表面に、前記金属板材と接する成型面を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起を３Ｄプリンタによって突設する突起形成ステップとを有し、前記突起形成ステップは、前記成型用突起を、前記表面に沿う第１の方向に所定の間隔をおいて並ぶように前記第１の方向の基端側から先端側に向けて順次形成する第１のステップと、前記第１のステップの後に実施され、前記成型用突起を、前記第１のステップにおいて形成された複数の前記成型用突起とは前記表面の上で前記第１の方向とは直交する第２の方向に離間した位置に、前記第１の方向の前記先端側から前記基端側に向けて所定の間隔をおいて並ぶように順次形成する第２のステップとを有し、前記第１のステップを、この第１のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第１の列が前記表面における前記第２の方向の基端側の半部となる第１の領域に形成されるように実施し、前記第２のステップを、この第２のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第２の列が前記表面における前記第２の方向の先端側の半部となる第２の領域に形成されるように実施し、複数の前記第１の列が前記第１の領域で前記第２の方向に並びかつ複数の前記第２の列が前記第２の領域で前記第２の方向に並ぶように前記第１のステップと前記第２のステップとを交互に複数回にわたって繰り返すことにより実施する方法である。
【0014】
本発明は、前記熱間プレス成型用金型の製造方法において、突起形成ステップは、成型用突起を個々に形成することにより実施してもよい。
【0015】
本発明は、前記熱間プレス成型用金型の製造方法において、前記予備形成ステップにおいて、冷却媒体が供給される供給通路に連通された噴出孔と、冷却媒体が排出される排出通路に連通された吸入孔とを前記金型本体の前記表面にそれぞれ形成し、前記突起形成ステップにおいて、前記噴出孔および前記吸入孔が複数の前記成型用突起どうしの間に位置するように前記成型用突起を形成してもよい。
【0016】
本発明は、前記熱間プレス成型用金型の製造方法において、前記突起形成ステップは、前記金型本体の前記表面をレーザー光によって加熱するとともに、前記表面に金属粉末を供給する、レーザー肉盛りを行う３Ｄプリンタを使用して実施してもよい。
【0017】
本発明に係る熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法は、加熱された金属板材を成型する熱間プレス成型用金型に設けられた、前記金属板材と接する成型面を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起の、未使用状態における初期の形状データを記録するステップと、前記成型用突起の予め定めた使用量だけ使用した状態における使用後の形状データを記録するステップと、前記初期の形状データと前記使用後の形状データとを比較して前記成型用突起の損耗部分の形状データを求めるステップと、前記損耗部分の前記形状データに基づいて使用後の前記成型用突起に３Ｄプリンタによって肉盛りを行い、前記使用後の前記成型用突起を補修することによって実施する。
【0018】
本発明は、前記熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法において、前記成型用突起を補修するステップは、前記成型用突起の被補修部分をレーザー光によって加熱するとともに前記被補修部分に金属粉末を供給する、レーザー肉盛りを行う３Ｄプリンタを使用して実施してもよい。
【発明の効果】
【0019】
本発明に係る熱間プレス成型用金型および熱間プレス成型用金型の製造方法によれば、成型用突起を３Ｄプリンタによって形成することができる。したがって、金型本体より高度が高くかつ充分な高さを有する成型用突起を簡単に形成することが可能な熱間プレス成型用金型および熱間プレス成型用金型の製造方法を提供できる。
また、本発明に係る熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法によれば、成型用突起の損耗部分が３Ｄプリンタによって肉盛りされて補修される。したがって、凸部の補修を簡単にかつ高い精度で行うことが可能な熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法を提供することができる。
また、本発明に係る熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法によれば、成型用突起の損耗部分が３Ｄプリンタによって肉盛りされて補修される。したがって、凸部の補修を簡単にかつ高い精度で行うことが可能な熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
【0022】
（熱間プレス成型用金型の説明）
本発明に係る熱間プレス成型用金型は、図１に示すように形成されている。図１に示す熱間プレス成型用金型１は、金型本体２と、金型本体２の表面に突設された多数の成形用突起３とを備えている。成形用突起３は、詳細は後述するが、二つの機能を有している。第１の機能は、被成型物としての加熱された金属板材４（図３参照）と接する成型面５（図１，２参照）を形成する機能である。第２の機能は、図３に示すように、図３中に矢印によって示す冷却媒体６が流れる冷媒通路７を形成する機能である。冷媒通路７は、成型時に金属板材４と、金型本体２の表面２ａと、突起３とによって囲まれた隙間によって構成されている。
この熱間プレス成型用金型１は、図３に示すように、加熱された金属板材４を他の金型８とともに挟み、急冷しながら成型するものである。
本発明に係る熱間プレス成型用金型は、図１に示すように形成されている。図１に示す熱間プレス成型用金型１は、金型本体２と、金型本体２の表面に突設された多数の成形用突起３とを備えている。成形用突起３は、詳細は後述するが、二つの機能を有している。第１の機能は、被成型物としての加熱された金属板材４（図３参照）と接する成型面５（図１，２参照）を形成する機能である。第２の機能は、図３に示すように、図３中に矢印によって示す冷却媒体６が流れる冷媒通路７を形成する機能である。冷媒通路７は、成型時に金属板材４と、金型本体２の表面２ａと、突起３とによって囲まれた隙間によって構成されている。
この熱間プレス成型用金型１は、図３に示すように、加熱された金属板材４を他の金型８とともに挟み、急冷しながら成型するものである。
【0023】
金属板材４の冷却は、図３に示すように、金型本体２の表面２ａに開口する噴出孔９から冷却媒体６を噴出させて金属板材４に直接当てて行われる。この実施の形態による噴出孔９の出口は、冷却媒体６の噴出する方向を定めるために媒体用ノズル１０によって構成されている。噴出孔９は、金型本体２の内部に形成された供給通路１１（図１参照）に連通されている。供給通路１１は、図示していない供給装置に接続されている。冷却媒体６は、供給装置から供給通路１１を通って噴出孔９に供給される。
【0024】
金属板材４に当てられた冷却媒体６は、冷媒通路７を通って噴出孔９の周囲に拡がり、金型本体２の表面２ａに開口する吸入孔１２に吸い込まれる。吸入孔１２は、金型本体２の内部に形成された排出通路１３に連通されている。排出通路１３は、図示していない吸入装置に接続されている。冷却媒体６は、吸入孔１２から排出通路１３を通って金型本体２の外に排出されて吸入装置に吸入される。
【0025】
金型本体２は、機械加工や鋳造などによって所定の形状に形成されている。金型本体２を形成する材料は、例えば合金工具鋼を使用することができる。合金工具鋼としては、例えばダイス鋼があり、その１種のＳＫＤ６１を挙げることができる。
図１に示す金型本体２は、金属板材４を断面形状がいわゆるハット状となるように成型するもので、第１～第５の成型部分１４～１８を有している。
第１の成型部分１４は、図１において最も上に位置する部分で、成型面５が金属板材４の成型方向Ａとは交差する方向に延びるように形成される部分である。成型方法Ａは、熱間プレス成型用金型１に対して他の金型８が成型時に進む方向である。
図１に示す金型本体２は、金属板材４を断面形状がいわゆるハット状となるように成型するもので、第１～第５の成型部分１４～１８を有している。
第１の成型部分１４は、図１において最も上に位置する部分で、成型面５が金属板材４の成型方向Ａとは交差する方向に延びるように形成される部分である。成型方法Ａは、熱間プレス成型用金型１に対して他の金型８が成型時に進む方向である。
【0026】
第２の成型部分１５は、図１において第１の成型部分１５の両側に位置する部分で、成型面５が成型方向Ａに延びるように形成される部分である。
第３の成型部分１６は、金型本体２のいわゆる肩部と呼称される部分で、成型面５が凸曲面となるように第１の成型部分１４と第２の成型部分１５とを接続する部分である。なお、図示してはいないが、第１の成型部分１４の中央部に凹陥部が形成されているような場合は、凹陥部の深さ方向に延びる部分が第２の成型部分１５になり、凹陥部の開口部分が第３の成型部分１６になる。
第４の成型部分１７は、第１の成型部分１４から成型方向Ａに離間した位置において、成型面５が金属板材４の成型方向Ａとは交差する方向に延びるように形成される部分である。
第５の成型部分１８は、成型面が凹曲面となるように第２の成型部分と第４の成型部分とを接続する部分である。
第３の成型部分１６は、金型本体２のいわゆる肩部と呼称される部分で、成型面５が凸曲面となるように第１の成型部分１４と第２の成型部分１５とを接続する部分である。なお、図示してはいないが、第１の成型部分１４の中央部に凹陥部が形成されているような場合は、凹陥部の深さ方向に延びる部分が第２の成型部分１５になり、凹陥部の開口部分が第３の成型部分１６になる。
第４の成型部分１７は、第１の成型部分１４から成型方向Ａに離間した位置において、成型面５が金属板材４の成型方向Ａとは交差する方向に延びるように形成される部分である。
第５の成型部分１８は、成型面が凹曲面となるように第２の成型部分と第４の成型部分とを接続する部分である。
【0027】
成型用突起３は、金型本体２の表面２ａに３Ｄプリンタ２１（図５参照）によって形成されている。金型本体２の第３の成型部分１６を除く他の部分に設けられた成型用突起３は、図２に示すように円柱状に形成されている。金型本体２の第３の成型部分１６に設けられた成型用突起３は、オブロンディンプルと呼称されるもので、図４に示すように、第１の成型部分１４と第２の成型部分１５との間で延びる突条となるように形成されている。以下においては、円柱状の成型用突起３と突条からなる成型用突起３とを区別するために、円柱状の成型用突起の符号を３ａとし、突条からなる成型用突起の符号を３ｂとする。また、円柱状と突条の区別をすることなく、成型用突起の全般の説明を行う場合には、単に成型用突起３という。
【0028】
この実施の形態において、第３の成型部分１６の成型用突起３ｂは、この成型用突起３ｂによって形成される成型面５が凸曲面となるように、第１の成型部分１４から離れるにしたがって次第に成型方向Ａに位置するように曲がりながら延びている。また、第３の成型部分１６の成型用突起３ｂは、第１の成型部分１４と第２の成型部分１５との境界が延びる方向Ｂ（図１参照）、言い換えれば成型方向Ａとは直交する方向であって、かつ第２の成型部分１５に沿う方向（図１において右下から左上に向かう方向）において、所定の間隔をおいて並ぶように設けられている。突条からなる成型用突起３ｂ長手方向から見た断面形状は、円柱状の成型用突起３ａと同様に矩形である。第３の成型部分１６に設けられた突条からなる成型用突起３ｂの幅、すなわち第１の成型部分１４と第２の成型部分１５との境界が延びる方向Ｂの幅は、第１の成型部分１４や第２の成型部分１５に形成されている成型用突起３ａの幅と同じであることが好ましい。この幅は、３ｍｍ～８ｍｍが好ましく、８ｍｍが最も好ましい。
【0029】
この実施の形態による第３の成型部分１６の一部は、第１の成型部分１４と第２の成型部分１５との境界が延びる方向Ｂにおいて、凸曲面の曲率半径が変わるように形成されている。図１に示す第３の成型部分１６は、方向Ｂにおける金型本体２の一方の端面２ｂから方向Ｂの他方に向かうにしたがって凸曲面の曲率半径が漸次小さくなり、所定の曲率半径に達した後は曲率半径が一定になるように形成されている。突条からなる成型用突起３ｂの長手方向の長さは、凸曲面の曲率半径が大きいほど長くなる。なお、第３の成型部分１６は、図示してはいないが、方向Ｂにおける金型本体２の一端から他端まで凸曲面の曲率半径が徐々に変化するように形成したり、方向Ｂにおける金型本体２の一端から他端まで凸曲面の曲率半径が一定となるように形成することができる。
【0030】
３Ｄプリンタ２１は、レーザー肉盛りにより成型用突起３を形成するものである。この３Ｄプリンタ２１は、複合加工機を含む。
この実施の形態による３Ｄプリンタ２１は、図５に示すように、レ－ザー光２２を照射するレーザーヘッド２３と、金属粉末２４を噴出させる供給ノズル２５とを備えている。この３Ｄプリンタ２１においては、金型本体２の表面２ａをレーザー光２２によって加熱するとともに、この表面２ａに供給ノズル２５から金属粉末２４を供給し、溶融された金属粉末２４を表面２ａの上に積層して成型用突起３を形成する。この３Ｄプリンタ２１の動作は、制御装置２６によって制御される。制御装置２６は、レーザー光２２の出力、金属粉末２４の供給量、レーザーヘッド２３の移動方向および移動量などがデータ化されて記録されたメモリ２７を備えている。
この実施の形態による３Ｄプリンタ２１は、図５に示すように、レ－ザー光２２を照射するレーザーヘッド２３と、金属粉末２４を噴出させる供給ノズル２５とを備えている。この３Ｄプリンタ２１においては、金型本体２の表面２ａをレーザー光２２によって加熱するとともに、この表面２ａに供給ノズル２５から金属粉末２４を供給し、溶融された金属粉末２４を表面２ａの上に積層して成型用突起３を形成する。この３Ｄプリンタ２１の動作は、制御装置２６によって制御される。制御装置２６は、レーザー光２２の出力、金属粉末２４の供給量、レーザーヘッド２３の移動方向および移動量などがデータ化されて記録されたメモリ２７を備えている。
【0031】
供給ノズル２５によって供給される金属粉末２４の材料、すなわち成型用突起３を形成する材料は、金型本体２を形成する合金工具鋼より硬度が高い鉄鋼系材料である。この種の鉄鋼系材料としては、例えばマルエージング鋼やコバルト系ステライト（商標）等を挙げることができる。
３Ｄプリンタ２１で成型用突起３を形成するにあたっては、図６に示すように、レーザーヘッド２３を渦巻き状の移動経路２８に沿って移動させて行う。レーザーヘッド２３を渦巻き状に移動させるにあたっては、レーザーヘッド２３を成型用突起３の中心から外周側に向かうように移動させる場合と、レーザーヘッド２３を成型用突起３の外周側から中心に向かうように移動させる場合とがある。３Ｄプリンタ２１で多数の成型用突起３を形成するにあたっては、成型用突起３の外径や高さを揃えるために、３Ｄプリンタ２１によって形成された成型用突起３に機械加工を施すこともできる。この機械加工は、例えば回転する工具を用いて切削あるいは研削によって行う。
３Ｄプリンタ２１で成型用突起３を形成するにあたっては、図６に示すように、レーザーヘッド２３を渦巻き状の移動経路２８に沿って移動させて行う。レーザーヘッド２３を渦巻き状に移動させるにあたっては、レーザーヘッド２３を成型用突起３の中心から外周側に向かうように移動させる場合と、レーザーヘッド２３を成型用突起３の外周側から中心に向かうように移動させる場合とがある。３Ｄプリンタ２１で多数の成型用突起３を形成するにあたっては、成型用突起３の外径や高さを揃えるために、３Ｄプリンタ２１によって形成された成型用突起３に機械加工を施すこともできる。この機械加工は、例えば回転する工具を用いて切削あるいは研削によって行う。
【0032】
（熱間プレス成型用金型１の製造方法の説明）
次に、熱間プレス成型用金型１を製造する方法を図７に示すフローチャートと図８～図１５に示す模式図とを参照して説明する。
熱間プレス成型用金型１の製造は、図７に示すステップＳ１とステップＳ２とからなる設計段階と、ステップＳ３～Ｓ５からなる製造段階とを経て行われる。設計段階においては、先ず、金型本体２の３Ｄモデリングデータ（ソリッドデータ）を作成し（ステップＳ１）、次に成型用突起３、噴出孔９および吸入孔１２などを形成するために用いる加工データ３１（図８参照）を作成する（ステップＳ２）。この加工データ３１には、図８に示すように金型本体２の表面２ａに仮想の成型用突起３、噴出孔９および吸入孔１２を形成するためのデータが含まれている。この加工データ３１上において噴出孔９と吸入孔１２は、複数の成型用突起３どうしの間に位置付けられている。加工データ３１は、後述するように成型用突起３を補修する際に使用するために、メモリ２７に保存しておく。
次に、熱間プレス成型用金型１を製造する方法を図７に示すフローチャートと図８～図１５に示す模式図とを参照して説明する。
熱間プレス成型用金型１の製造は、図７に示すステップＳ１とステップＳ２とからなる設計段階と、ステップＳ３～Ｓ５からなる製造段階とを経て行われる。設計段階においては、先ず、金型本体２の３Ｄモデリングデータ（ソリッドデータ）を作成し（ステップＳ１）、次に成型用突起３、噴出孔９および吸入孔１２などを形成するために用いる加工データ３１（図８参照）を作成する（ステップＳ２）。この加工データ３１には、図８に示すように金型本体２の表面２ａに仮想の成型用突起３、噴出孔９および吸入孔１２を形成するためのデータが含まれている。この加工データ３１上において噴出孔９と吸入孔１２は、複数の成型用突起３どうしの間に位置付けられている。加工データ３１は、後述するように成型用突起３を補修する際に使用するために、メモリ２７に保存しておく。
【0033】
このように３Ｄモデリングデータと加工データ３１とを作成した後、金型本体２の予備形成を行う（ステップＳ３）。ここでいう予備形成とは、金型本体２を３Ｄモデリングデータに基づいて形成し、この金型本体２に噴出孔９、吸入孔１２、供給通路１１および排出通路１３などを形成することである。なお、媒体用ノズル１０は、この工程で噴出孔９に取り付けてもよいし、成型用突起３を形成した後に噴出孔９に取り付けてもよい。噴出孔９、吸入孔１２、供給通路１１および排出通路１３は、機械加工によって形成することができる。
【0034】
次に、金型本体２の表面２ａに加工データ３１に基づいて多数の成型用突起３を３Ｄプリンタ２１によって形成する（ステップＳ４）。金型本体２の立体的に形成されている表面２ａに成型用突起３を形成するためには、金型本体２の表面２ａのうち同一平面上に位置する表面２ａの一部が上方を指向して水平となるように金型本体２を保持し、この水平な表面２ａからなる凸部形成面に３Ｄプリンタ２１によって成型用突起３を形成することが望ましい。多数の成型用突起３を金型本体２の表面２ａに形成するにあたっては、所定の移動経路に沿って３Ｄプリンタ２１のレーザーヘッド２３を移動させ、後述する第１のステップＳ４Ａと第２のステップＳ４Ｂとを繰り返し行う。レーザーヘッド２３の移動経路は、例えば図１０～図１６に示すような順方向の移動経路や、図１７に示すような、二つの領域を交互に行き来する移動経路とすることができる。図１０～図１７は、矩形の凸部形成面３２に多数の成型用突起３を形成する場合のレーザーヘッド２３の移動経路を示す。図１０～図１６に示す順方向の移動経路は、レーザーヘッド２３の移動方向が異なるだけである。このため、順方向の移動経路の詳細な説明は、図１０に示す移動経路について行う。
【0035】
図１０に示す順方向の移動経路と、図１７に示す、領域を交互に行き来する移動経路とを説明するにあたっては、図１０および図１７において左から右に向かう方向を第１の方向とし、上から下に向かう方向（第１の方向とは直交する方向）を第２の方向として行う。第１の方向と第２の方向は、何れも凸部形成面３２（表面２ａ）に沿う方向（水平方向）である。図１０および図１７においては、左側が第１の方向の基端側となり、右側が第１の方向の先端側となる。また、図１０および図１７においては、上側が第２の方向の基端側となり、下側が第２の方向の先端側となる。
【0036】
図１０に示す移動経路に沿ってレーザーヘッド２３を移動させて成型用突起３を形成するためには、先ず、凸部形成面３２の第１の方向の基端であって第２の方向の基端となる位置（図１０においては最も左上の位置）に最初の成型用突起３を形成する。そして、この成型用突起３より第１の方向の先端側に、他の成型用突起３を第１の方向に所定の間隔をおいて並ぶように第１の方向の基端側から先端側に向けて順次形成する（第１のステップＳ４Ａ）。第１の方向の先端に成型用突起３が形成されることにより、１回目のレーザーヘッド２３の平行移動による複数の成型用突起３からなる第１の列 ３Ａが形成される。
【0037】
この第１のステップの後、第１のステップＳ４Ａにおいて形成された複数の成型用突起３とは第２の方向の先端側に隣り合う位置にレーザーヘッド２３を移動させ、成型用突起３を形成する。そして、レーザーヘッド２３を第１の方向とは反対方向に移動させ、成型用突起３を第１の方向の先端側から基端側に向けて所定の間隔をおいて並ぶように順次形成する（第２のステップＳ４Ｂ）。第１の方向の基端に成型用突起３が形成されることにより、２回目の平行移動による複数の成型用突起３からなる第２の列３Ｂが形成される。
【0038】
その後、レーザーヘッド２３を第２の方向の先端側に移動させ、上述した第１のステップＳ４Ａと第２のステップＳ４Ｂとを、複数の成型用突起３が形成されるレーザーヘッド２３の平行移動がＮ回実施されるまで繰り返す。上述したレーザーヘッド２３の平行移動がＮ回実施されることにより、凸部形成面３２の全域に多数の成型用突起３が形成されることになる。すなわち、第１のステップＳ４Ａによって形成された複数の成型用突起３からなる第１の列３Ａと、第２のステップＳ４Ｂによって形成された複数の成型用突起３からなる第２の列３Ｂとが第２の方向において互いに隣り合う状態で交互に並ぶように第１のステップＳ４Ａと第２のステップＳ４Ｂとを交互に複数回にわたって繰り返すことにより、凸部形成面３２の全域に成型用突起３が形成される。
【0039】
図１４に示す順方向の移動経路は、図１４において右から左に向かう方向を第１の方向とし、上から下に向かう方向を第２の方向とする経路である。
図１５に示す順方向の移動経路は、図１５において左から右に向かう方向を第１の方向とし、下から上に向かう方向を第２の方向とする経路である。
図１６に示す順方向の移動経路は、図１６において右から左に向かう方向を第１の方向とし、下から上に向かう方向を第２の方向とする経路である。
図１５に示す順方向の移動経路は、図１５において左から右に向かう方向を第１の方向とし、下から上に向かう方向を第２の方向とする経路である。
図１６に示す順方向の移動経路は、図１６において右から左に向かう方向を第１の方向とし、下から上に向かう方向を第２の方向とする経路である。
【0040】
図１４に示す移動経路に沿ってレーザーヘッド２３を移動させて成型用突起３を形成するためには、凸部形成面３２を第２の方向の基端側の半部となる第１の領域３３と、第２の方向の先端側となる第２の領域３４とに分け、上述した第１のステップＳ４Ａを第１の領域３３で実施し、第２のステップＳ４Ｂを第２の領域３４で実施する。この方法を実施するには、先ず、凸部形成面３２の第１の方向の基端であって第２の方向の基端となる位置（図１４においては最も左上の位置）に最初の成型用突起３を形成する。そして、この成型用突起３より第１の方向の先端側に、他の成型用突起３を第１の方向に所定の間隔をおいて並ぶように第１の方向の基端側から先端側に向けて順次形成する（第１のステップＳ４Ａ）。第１の方向の先端に成型用突起３が形成されることにより、１回目のレーザーヘッド２３の平行移動による複数の成型用突起３からなる第１の列３Ａが形成される。
【0041】
この第１のステップＳ４Ａの後、第１のステップＳ４Ａにおいて形成された複数の成型用突起３とは第２の方向に離間した位置（第２の領域３４における第２の方向の基端）にレーザーヘッド２３を移動させ、成型用突起３を形成する。そして、レーザーヘッド２３を第１の方向とは反対方向に移動させ、成型用突起３を第１の方向の先端側から基端側に向けて所定の間隔をおいて並ぶように順次形成する（第２のステップＳ４Ｂ）。第１の方向の基端に成型用突起３が形成されることにより、２回目のレーザーヘッド２３の平行移動による複数の成型用突起３からなる第２の列３Ｂが形成される。
【0042】
その後、第１のステップＳ４Ａと第２のステップＳ４Ｂとを交互に複数回にわたって繰り返す。第１のステップＳ４Ａは、この第１のステップＳ４Ａによって形成された複数の成型用突起３からなる第１の列３Ａが第１の領域３３に形成されるように実施する。第２のステップＳ４Ｂは、この第２のステップＳ４Ｂによって形成された複数の成型用突起３からなる第２の列３Ｂが第２の領域３４に形成されるように実施する。
第１のステップＳ４Ａと第２のステップＳ４Ｂとを交互に複数回にわたって繰り返すことにより、複数の第１の列３Ａが第１の領域３３で第２の方向に並びかつ複数の第２の列３Ｂが第２の領域３４で第２の方向に並ぶようになる。
図１０または図１４に示す移動経路で凸部形成面３２に多数の成型用突起３を形成し、金型本体２の表面２ａの全域に成型用突起３を形成した後、成型用突起３に必要に応じて仕上げ加工を施す（ステップＳ５）ことにより、熱間プレス成型用金型１が完成する。
第１のステップＳ４Ａと第２のステップＳ４Ｂとを交互に複数回にわたって繰り返すことにより、複数の第１の列３Ａが第１の領域３３で第２の方向に並びかつ複数の第２の列３Ｂが第２の領域３４で第２の方向に並ぶようになる。
図１０または図１４に示す移動経路で凸部形成面３２に多数の成型用突起３を形成し、金型本体２の表面２ａの全域に成型用突起３を形成した後、成型用突起３に必要に応じて仕上げ加工を施す（ステップＳ５）ことにより、熱間プレス成型用金型１が完成する。
【0043】
図１０および図１４に示す成型用突起３の形成方法をテストピース３５（図１６参照）に対して実施したところ、図１５（Ａ）～（Ｃ）および図１６（Ａ）～（Ｈ）に示すような結果が得られた。テストピース３５は、合金工具鋼製の正方形の金属板で、通常のHOT スタンプ金型と同様に焼き入れ・焼き戻しを施して、硬化と靭性を付与した状態（HRC55 程度）のものである。このテストピース３５の１辺の長さは１５０ｍｍで、厚みは１５ｍｍである。図１５はテストピース３５の変位量を示し、図１６は、肉盛りの状態を示している。
【0044】
図１５（Ａ）～（Ｃ）は、テストピース３５の第１の方向の位置と裏面の変位量との関係を示すグラフである。図１５（Ａ）は、第２の方向の基端部における、第１の方向の複数の測定点の変位量を示している。図１５（Ｂ）は、第２の方向の中央における、第１の方向の複数の測定点の変位量を示している。図１５（Ｃ）は、第２の方向の先端部における、第１の方向の複数の測定点の変位量を示している。第１の方向の複数の測定点の位置は、第１の方向の中央を０とし、中央より基端側の測定点の位置は、中央からの距離を負の値となるように示している。中央より先端側の測定点の位置は、中央からの距離を正の値となるように示している。
【0045】
図１５（Ａ）～（Ｃ）においては、図１０に示す移動経路を採る場合を黒塗りの丸（●）で示し、図１４に示す移動経路を採る場合を白抜きの丸（○）で示す。また、図１５（Ａ）～（Ｃ）においては、比較例として図１７および図１８に示すように、テストピース３５に成型用突起３の代わりに第１の方向に延びる帯状に肉盛りを行って肉盛り部３６を形成した場合の変位量を示す。図１７は、レーザーヘッド２３の移動経路が図１０に示す移動経路と同じ場合を示し、図１８は、レーザーヘッド２３の移動経路が図１４に示す移動経路と同じ場合を示している。図１７に示すように肉盛り部３６を形成した場合のテストピース３５の変位量を図１５（Ａ）～（Ｃ）において白抜きの四角（□）で示し、図１８に示すように肉盛り部３６を形成した場合のテストピース３５の変位量を図１５（Ａ）～（Ｃ）において黒塗りの四角（■）で示す。
図１５（Ａ）～（Ｃ）から分かるように、成型用突起３を個々に形成することにより、帯状の肉盛り部３６を形成する場合と較べて母材（テストピース３５）の変位量が少なくなる。
図１５（Ａ）～（Ｃ）から分かるように、成型用突起３を個々に形成することにより、帯状の肉盛り部３６を形成する場合と較べて母材（テストピース３５）の変位量が少なくなる。
【0046】
また、肉盛り後のテストピース３５を撮像し、肉盛りされた部位の解析を行ったところ、図１６（Ａ）～（Ｈ）に示すような結果が得られた。
図１６（Ａ），（Ｂ）は、レーザーヘッド２３を図１０に示す移動経路で移動させて肉盛り（成型用突起３の形成）を行ったときの結果を示す図で、図１６（Ａ）は肉盛り後のテストピース３５の撮像結果を示し、図１６（Ｂ）は解析結果を示す。図１０に示す移動経路で成型用突起３を形成することにより、テストピース３５の全域において割れ、肉盛り異常を認めることができず、良好な成型用突起３が得られることが分かった。
図１６（Ａ），（Ｂ）は、レーザーヘッド２３を図１０に示す移動経路で移動させて肉盛り（成型用突起３の形成）を行ったときの結果を示す図で、図１６（Ａ）は肉盛り後のテストピース３５の撮像結果を示し、図１６（Ｂ）は解析結果を示す。図１０に示す移動経路で成型用突起３を形成することにより、テストピース３５の全域において割れ、肉盛り異常を認めることができず、良好な成型用突起３が得られることが分かった。
【0047】
図１６（Ｃ），（Ｄ）は、レーザーヘッド２３を図１４に示す移動経路で移動させて肉盛り（成型用突起３の形成）を行ったときの結果を示す図で、図１６（Ｃ）は肉盛り後のテストピース３５の撮像結果を示し、図１６（Ｄ）は解析結果を示す。図１４に示す移動経路で成型用突起３を形成した場合は、図中に符号Ａで示す領域において肉盛不安定となった。この肉盛不安定となる位置は、成型用突起３を形成する工程の終盤に成型用突起３が形成される位置で、テストピース３５の中央部である。この部分は熱溜まりが生じていたことが考えられ、熱の影響で肉盛不安定が生じたと推測される。
【0048】
図１６（Ｅ），（Ｆ）は、レーザーヘッド２３を図１７に示す移動経路で移動させて帯状の肉盛り部３６を形成したときの結果を示す図で、図１６（Ｅ）は肉盛り後のテストピース３５の撮像結果を示し、図１６（Ｆ）は解析結果を示す。図１７に示す移動経路で帯状に肉盛りを行った場合は、肉盛り工程の終盤に進むにつれ肉盛不安定となり、割れが発生する。肉盛不安定や割れが発生した範囲を図中に符号Ｂで示す。
【0049】
図１６（Ｇ），（Ｈ）は、レーザーヘッド２３を図１８に示す移動経路で移動させて帯状の肉盛り部３６を形成したときの結果を示す図で、図１６（Ｇ）は肉盛り後のテストピース３５の撮像結果を示し、図１６（Ｈ）は解析結果を示す。図１８に示す移動経路で帯状に肉盛りを行った場合は、テストピース３５の中央部で肉盛不安定や割れが発生する。肉盛不安定や割れが発生した範囲を図中に符号Ｃで示す。
【0050】
検証結果をまとめると、成型用突起３を個々に形成する場合は、熱が金型表面に溜まり難いから良好な結果が得られた。また、帯状に肉盛りを行う場合は、熱が金型表面に溜まり易いから、良好な結果を得ることができなかった。
レーザーヘッド２３の移動経路として順方向が良好であった理由は、以下の二つが考えれる。
理由１：順方向であれば、余熱が通った直後に溶接レーザーによる肉盛り溶接ができるからであると考えられる。すなわち、溶接のためにレーザー光が照射されると、照射された部位が発熱し、この熱が移動先の部位に熱伝導により伝わって移動先の温度がいわゆる余熱で上昇するようになる。このため、通常の溶接条件と同じ条件に再現できるから、肉盛りの不安定が発生し難く良好な結果が得られたと考えられる。
理由２：順方向であれば、金型に溜まった熱の影響を大きく受けずに済むからである。二つの領域を交互に行き来して溶接を行う移動経路を採ると、金型にたまった熱が肉盛り箇所を挟む両側から肉盛り箇所に伝わるようになり、肉盛り箇所に熱の影響を与えてしまう。しかし、順方向であれば、肉盛り箇所の移動先の部位は未加熱の状態であるから、熱の影響は少なくなる。
レーザーヘッド２３の移動経路として順方向が良好であった理由は、以下の二つが考えれる。
理由１：順方向であれば、余熱が通った直後に溶接レーザーによる肉盛り溶接ができるからであると考えられる。すなわち、溶接のためにレーザー光が照射されると、照射された部位が発熱し、この熱が移動先の部位に熱伝導により伝わって移動先の温度がいわゆる余熱で上昇するようになる。このため、通常の溶接条件と同じ条件に再現できるから、肉盛りの不安定が発生し難く良好な結果が得られたと考えられる。
理由２：順方向であれば、金型に溜まった熱の影響を大きく受けずに済むからである。二つの領域を交互に行き来して溶接を行う移動経路を採ると、金型にたまった熱が肉盛り箇所を挟む両側から肉盛り箇所に伝わるようになり、肉盛り箇所に熱の影響を与えてしまう。しかし、順方向であれば、肉盛り箇所の移動先の部位は未加熱の状態であるから、熱の影響は少なくなる。
【0051】
（成型用突起の補修方法の説明）
成型用突起３は、金属板材４に擦られて削れたり、金属板材４との衝突により凹んだりして図１９に示すように損耗する。図１９において、図１～図１８によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図１９に示す成型用突起３は、円柱の先端側の一部が損耗している。このような成型用突起３は、３Ｄプリンタ２１を使用して補修することができる。この補修は、３Ｄプリンタ２１によって成型用突起３の被補修部分に肉盛りを行って実施する。ここで、この成型用突起３の補修方法を図２０に示すフローチャートと図２１に示す模式図とを参照して説明する。
成型用突起３は、金属板材４に擦られて削れたり、金属板材４との衝突により凹んだりして図１９に示すように損耗する。図１９において、図１～図１８によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図１９に示す成型用突起３は、円柱の先端側の一部が損耗している。このような成型用突起３は、３Ｄプリンタ２１を使用して補修することができる。この補修は、３Ｄプリンタ２１によって成型用突起３の被補修部分に肉盛りを行って実施する。ここで、この成型用突起３の補修方法を図２０に示すフローチャートと図２１に示す模式図とを参照して説明する。
【0052】
成型用突起３の補修のための肉盛りは、成型用突起３の形状が最終的な形状に達するまで行なう。この成型用突起３の最終的な形状は、成型用突起３の製造直後の形状、すなわち未使用状態における初期の形状である。この初期の形状のデータ（以下、単に初期の形状データという）は、予めメモリ２７に保存してある加工データ３１に含まれている。このため、成型用突起３の補修を行うにあたっては、先ず、成型用突起３の初期の形状データを加工データ３１から取得する（ステップＳ１１）。成型用突起３の初期の形状データを図２１（Ａ）中に符号４１で示す。初期の形状データ４１には、図２１（Ａ）中に二点鎖線で示すように、初期の成型用突起３の位置、形状などのデータが含まれている。
【0053】
次に、図２２に示すように、３Ｄスキャナー４２で熱間プレス成型用金型１をスキャンし、損耗した成型用突起３の使用後の形状データ４３｛図２１（Ｂ）参照｝を取得する（ステップＳ１２）。この使用後の形状データ４３は、メモリ２７に保存する。３Ｄスキャナー４２の動作は、制御装置２６によって制御される。
成型用突起３の損耗の程度は、熱間プレス成型用金型１の使用量に基づいて予測できる。このため、金型が予め定めた使用量だけ使用されたときに定期的に成型用突起３の補修を行うことで、成型品の品質を均一に維持することができる。３Ｄスキャナー４２を使用して取得した成型用突起３の使用後の形状データ４３には、図２１（Ｂ）に示すように損耗した成型用突起３の位置、形状などのデータが含まれている。
成型用突起３の損耗の程度は、熱間プレス成型用金型１の使用量に基づいて予測できる。このため、金型が予め定めた使用量だけ使用されたときに定期的に成型用突起３の補修を行うことで、成型品の品質を均一に維持することができる。３Ｄスキャナー４２を使用して取得した成型用突起３の使用後の形状データ４３には、図２１（Ｂ）に示すように損耗した成型用突起３の位置、形状などのデータが含まれている。
【0054】
このように成型用突起３の使用後の形状データ４３を取得した後、制御装置２６が初期の形状データ４１と使用後の形状データ４３とを比較して損耗部分の形状データ４４｛図２１（Ｃ）参照｝を生成する（ステップＳ１３）。損耗部分の形状データ４４は、図２１（Ｃ）に示すように、初期の形状から損耗した損耗部分４５の形状データが含まれている。
次に、制御装置２６は、損耗部分の形状データ４４に基づいて使用後の成型用突起３の被補修部分に３Ｄプリンタ２１によって肉盛りを行う（ステップＳ１４）。このように肉盛りを行うことにより、損耗された成型用突起３が初期の状態に近い形状となるように補修される。成型用突起３が補修されることにより、成型用突起３が通路壁となる冷媒通路７も所定の形状および深さとなるように修復される。
次に、制御装置２６は、損耗部分の形状データ４４に基づいて使用後の成型用突起３の被補修部分に３Ｄプリンタ２１によって肉盛りを行う（ステップＳ１４）。このように肉盛りを行うことにより、損耗された成型用突起３が初期の状態に近い形状となるように補修される。成型用突起３が補修されることにより、成型用突起３が通路壁となる冷媒通路７も所定の形状および深さとなるように修復される。
【0055】
（実施の形態による効果の説明）
上述したように構成された熱間プレス成型用金型１の成型用突起３は、金型本体２より硬度が高い材料を用いて３Ｄプリンタ２１によって形成されている。このため、この実施の形態によれば、硬度が高い成型用突起３を簡単に形成することが可能な熱間プレス成型用金型および熱間プレス成型用金型の製造方法を提供することができる。
上述したように構成された熱間プレス成型用金型１の成型用突起３は、金型本体２より硬度が高い材料を用いて３Ｄプリンタ２１によって形成されている。このため、この実施の形態によれば、硬度が高い成型用突起３を簡単に形成することが可能な熱間プレス成型用金型および熱間プレス成型用金型の製造方法を提供することができる。
【0056】
金型本体２の第３の成型部分１６に設けられている成型用突起３ｂは、第１の成型部分１４と第２の成型部分１５との間で延びる突条となるように形成されている。このため、金型本体２の曲がり部分の耐圧性が向上するから、高圧で成型を行ったとしても成型性を保つことが可能になる。また、突条からなる成型用突起３ｂにおける、成型面５となる表面の面積は、円柱状の成型用突起３ａの成型面５となる表面の面積より大きくなる。このため、成型時に金属板材４が成型用突起３ａ，３ｂと接触する際に生じる摩擦抵抗を増やすことができるから、金属板材４が金型本体２に対して滑ることを防ぐことができる。かつ、表面積を大きくすることで成型途中での上金型の引っかかりを防ぐことができ、そしてディンプルの跡が成形面に残ってしまうことを防ぐことが出来る。また、冷却水の流れが良くなることから冷却効率が上がる効果も期待できる。
【0057】
成型用突起３を３Ｄプリンタ２１によって形成するにあたって、図１０に示すように、３Ｄプリンタ２１のレーザーヘッド２３を第１の方向に往復させるとともに、往路と復路とが隣り合うように第２の方向に移動させて成型用突起３を一つずつ形成する方法を採ることにより、金型本体２の表面２ａに歪みが生じることなく、金型本体２の表面２ａに略均等に多数の成型用突起３を形成することができる。
【0058】
また、成型用突起３を３Ｄプリンタ２１によって形成するにあたって、図１４に示すように、３Ｄプリンタ２１のレーザーヘッド２３を第１の方向と平行な方向に往復させるとともに、往路が第２の方向の基端側の第１の領域３３を通り、復路が第２の方向の先端側の第２の領域３４を通るように移動させて成型用突起３を一つずつ形成する方法を採ることにより、金型本体２の表面２ａからなる凸部形成面３２の広さに制約を受けるものの、凸部形成面３２に歪みが生じることなく、凸部形成面３２に略均等に多数の成型用突起３を形成することができる。
【0059】
この実施の形態による熱間プレス成型用金型１の製造方法においては、金型本体２を形成するときに、噴出孔９と吸入孔１２とを金型本体２の表面２ａにそれぞれ形成する。そして、成型用突起３を形成するときに、噴出孔９および吸入孔１２が複数の成型用突起３どうしの間に位置するように成型用突起３を形成する。このため、噴出孔９および吸入孔１２が成型用突起３によって塞がれることがないから、成型時に金属板材４を冷却媒体６によって確実に冷却することができる。
【0060】
この実施の形態による３Ｄプリンタ２１は、金型本体２の表面２ａをレーザー光２２によって加熱するとともに、この表面２ａに金属粉末２４を供給する、レーザー肉盛りにより成型用突起３を形成するものである。このため、この３Ｄプリンタ２１を使用することにより、微小な成型用突起３を高い精度で形成することができる。
【0061】
この実施の形態による成型用突起３の補修方法は、成型用突起３の未使用状態における初期の形状データ４１と、使用後の形状データ４３とを比較して損耗部分４５の形状データ４４を求め、この損耗部分４５を３Ｄプリンタ２１で肉盛りして補修する方法である。このため、この補修方法によれば、成型用突起３の補修を簡単にかつ高い精度で行うことが可能になる。
【0062】
（成型用突起の変形例）
突条からなる成型用突起３ｂは、成形品の形状によっては図２３および図２４に示すように形成することができる。
図２３に示す成型用突起３ｂは、成型方向Ａと直交する方向であって、かつ第１の成型部分１４と第２の成型部分１５との境界が延びる方向Ｂとも直交する方向Ｃと平行になるよう形成されている。この成型用突起３ｂは、金型本体１の一側部から他側部まで延びている。また、図２３に示す成型用突起３ｂは、第１の成型部分１４と第２の成型部分１５との境界が延びる方向Ｂに所定の間隔をおいて並ぶように形成されており、方向Ｂにおける金型本体２の一方の端面２ｂから方向Ｂの他方の端面に至る全域に設けられている。
突条からなる成型用突起３ｂは、成形品の形状によっては図２３および図２４に示すように形成することができる。
図２３に示す成型用突起３ｂは、成型方向Ａと直交する方向であって、かつ第１の成型部分１４と第２の成型部分１５との境界が延びる方向Ｂとも直交する方向Ｃと平行になるよう形成されている。この成型用突起３ｂは、金型本体１の一側部から他側部まで延びている。また、図２３に示す成型用突起３ｂは、第１の成型部分１４と第２の成型部分１５との境界が延びる方向Ｂに所定の間隔をおいて並ぶように形成されており、方向Ｂにおける金型本体２の一方の端面２ｂから方向Ｂの他方の端面に至る全域に設けられている。
【0063】
図２４に示す成型用突起３ｂは、第１の成型部分１４と第２の成型部分１５との境界が延びる方向Ｂと平行になるように形成されており、成型方向Ａと直交する方向であって、かつ第１の成型部分１４と第２の成型部分１５との境界が延びる方向Ｂと直交する方向Ｃに所定の間隔をおいて並ぶように形成されている。図２４に示す成型用突起３ｂは、方向Ｂにおける金型本体２の一方の端面２ｂから方向Ｂの他方の端面に至る全域に設けられている。
突条からなる成型用突起３ｂを図２３や図２４に示すように形成する場合であっても、成形面用突起３ｂの表面積を大きくすることで成型途中での上金型と成形品の引っかかりを防ぐことができ、そしてディンプルの跡が成形面に残ってしまうことを防ぐことが出来る。また、成形面に流路を作ることが出来るので冷却水の流れが良くなることから冷却効率が上がる効果も期待できる。
（付記）
上述した熱間プレス成型用金型の製造方法および成型用突起の補修方法の特徴事項を記載すると下記のようになる。
・記載例１
加熱された金属板材を成型する熱間プレス成型用金型の金型本体を形成する予備形成ステップと、
前記金型本体の表面に、前記金属板材と接する成型面を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起を３Ｄプリンタによって突設する突起形成ステップとを有し、
前記突起形成ステップは、
前記成型用突起を、前記表面に沿う第１の方向に所定の間隔をおいて並ぶように前記第１の方向の基端側から先端側に向けて順次形成する第１のステップと、
前記第１のステップの後に実施され、前記成型用突起を、前記第１のステップにおいて形成された複数の前記成型用突起とは前記表面の上で前記第１の方向とは直交する第２の方向に隣り合う位置に、前記第１の方向の前記先端側から前記基端側に向けて所定の間隔をおいて並ぶように順次形成する第２のステップとを有し、
前記第１のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第１の列と、前記第２のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第２の列とが前記第２の方向において互いに隣り合う状態で交互に並ぶように前記第１のステップと前記第２のステップとを交互に複数回にわたって繰り返すことを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。
・記載例２
加熱された金属板材を成型する熱間プレス成型用金型の金型本体を形成する予備形成ステップと、
前記金型本体の表面に、前記金属板材と接する成型面を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起を３Ｄプリンタによって突設する突起形成ステップとを有し、
前記突起形成ステップは、
前記成型用突起を、前記表面に沿う第１の方向に所定の間隔をおいて並ぶように前記第１の方向の基端側から先端側に向けて順次形成する第１のステップと、
前記第１のステップの後に実施され、前記成型用突起を、前記第１のステップにおいて形成された複数の前記成型用突起とは前記表面の上で前記第１の方向とは直交する第２の方向に離間した位置に、前記第１の方向の前記先端側から前記基端側に向けて所定の間隔をおいて並ぶように順次形成する第２のステップとを有し、
前記第１のステップを、この第１のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第１の列が前記表面における前記第２の方向の基端側の半部となる第１の領域に形成されるように実施し、
前記第２のステップを、この第２のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第２の列が前記表面における前記第２の方向の先端側の半部となる第２の領域に形成されるように実施し、
複数の前記第１の列が前記第１の領域で前記第２の方向に並びかつ複数の前記第２の列が前記第２の領域で前記第２の方向に並ぶように前記第１のステップと前記第２のステップとを交互に複数回にわたって繰り返すことを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。
・記載例３
記載例１または記載例２に記載の熱間プレス成型用金型の製造方法において、
突起形成ステップは、成型用突起を個々に形成することにより実施することを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。
・記載例４
記載例１～記載例３の何れか一つに記載の熱間プレス成型用金型の製造方法において、
前記予備形成ステップにおいて、冷却媒体が供給される供給通路に連通された噴出孔と、冷却媒体が排出される排出通路に連通された吸入孔とを前記金型本体の前記表面にそれぞれ形成し、
前記突起形成ステップにおいて、前記噴出孔および前記吸入孔が複数の前記成型用突起どうしの間に位置するように前記成型用突起を形成することを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。
・記載例５
記載例１～記載例４の何れか一つに記載の熱間プレス成型用金型の製造方法において、
前記突起形成ステップは、前記金型本体の前記表面をレーザー光によって加熱するとともに、前記表面に金属粉末を供給する、レーザー肉盛りを行う３Ｄプリンタを使用して実施することを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。
・記載例６
加熱された金属板材を成型する熱間プレス成型用金型に設けられた、前記金属板材と接する成型面を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起の、未使用状態における初期の形状データを記録するステップと、
前記成型用突起の予め定めた使用量だけ使用した状態における使用後の形状データを記録するステップと、
前記初期の形状データと前記使用後の形状データとを比較して前記成型用突起の損耗部分の形状データを求めるステップと、
前記損耗部分の前記形状データに基づいて使用後の前記成型用突起に３Ｄプリンタによって肉盛りを行い、前記使用後の前記成型用突起を補修することを特徴とする熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法。
・記載例７
記載例６に記載の熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法において、
前記成型用突起を補修するステップは、前記成型用突起の被補修部分をレーザー光によって加熱するとともに前記被補修部分に金属粉末を供給する、レーザー肉盛りを行う３Ｄプリンタを使用して実施することを特徴とする熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法。
突条からなる成型用突起３ｂを図２３や図２４に示すように形成する場合であっても、成形面用突起３ｂの表面積を大きくすることで成型途中での上金型と成形品の引っかかりを防ぐことができ、そしてディンプルの跡が成形面に残ってしまうことを防ぐことが出来る。また、成形面に流路を作ることが出来るので冷却水の流れが良くなることから冷却効率が上がる効果も期待できる。
（付記）
上述した熱間プレス成型用金型の製造方法および成型用突起の補修方法の特徴事項を記載すると下記のようになる。
・記載例１
加熱された金属板材を成型する熱間プレス成型用金型の金型本体を形成する予備形成ステップと、
前記金型本体の表面に、前記金属板材と接する成型面を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起を３Ｄプリンタによって突設する突起形成ステップとを有し、
前記突起形成ステップは、
前記成型用突起を、前記表面に沿う第１の方向に所定の間隔をおいて並ぶように前記第１の方向の基端側から先端側に向けて順次形成する第１のステップと、
前記第１のステップの後に実施され、前記成型用突起を、前記第１のステップにおいて形成された複数の前記成型用突起とは前記表面の上で前記第１の方向とは直交する第２の方向に隣り合う位置に、前記第１の方向の前記先端側から前記基端側に向けて所定の間隔をおいて並ぶように順次形成する第２のステップとを有し、
前記第１のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第１の列と、前記第２のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第２の列とが前記第２の方向において互いに隣り合う状態で交互に並ぶように前記第１のステップと前記第２のステップとを交互に複数回にわたって繰り返すことを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。
・記載例２
加熱された金属板材を成型する熱間プレス成型用金型の金型本体を形成する予備形成ステップと、
前記金型本体の表面に、前記金属板材と接する成型面を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起を３Ｄプリンタによって突設する突起形成ステップとを有し、
前記突起形成ステップは、
前記成型用突起を、前記表面に沿う第１の方向に所定の間隔をおいて並ぶように前記第１の方向の基端側から先端側に向けて順次形成する第１のステップと、
前記第１のステップの後に実施され、前記成型用突起を、前記第１のステップにおいて形成された複数の前記成型用突起とは前記表面の上で前記第１の方向とは直交する第２の方向に離間した位置に、前記第１の方向の前記先端側から前記基端側に向けて所定の間隔をおいて並ぶように順次形成する第２のステップとを有し、
前記第１のステップを、この第１のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第１の列が前記表面における前記第２の方向の基端側の半部となる第１の領域に形成されるように実施し、
前記第２のステップを、この第２のステップによって形成された複数の前記成型用突起からなる第２の列が前記表面における前記第２の方向の先端側の半部となる第２の領域に形成されるように実施し、
複数の前記第１の列が前記第１の領域で前記第２の方向に並びかつ複数の前記第２の列が前記第２の領域で前記第２の方向に並ぶように前記第１のステップと前記第２のステップとを交互に複数回にわたって繰り返すことを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。
・記載例３
記載例１または記載例２に記載の熱間プレス成型用金型の製造方法において、
突起形成ステップは、成型用突起を個々に形成することにより実施することを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。
・記載例４
記載例１～記載例３の何れか一つに記載の熱間プレス成型用金型の製造方法において、
前記予備形成ステップにおいて、冷却媒体が供給される供給通路に連通された噴出孔と、冷却媒体が排出される排出通路に連通された吸入孔とを前記金型本体の前記表面にそれぞれ形成し、
前記突起形成ステップにおいて、前記噴出孔および前記吸入孔が複数の前記成型用突起どうしの間に位置するように前記成型用突起を形成することを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。
・記載例５
記載例１～記載例４の何れか一つに記載の熱間プレス成型用金型の製造方法において、
前記突起形成ステップは、前記金型本体の前記表面をレーザー光によって加熱するとともに、前記表面に金属粉末を供給する、レーザー肉盛りを行う３Ｄプリンタを使用して実施することを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。
・記載例６
加熱された金属板材を成型する熱間プレス成型用金型に設けられた、前記金属板材と接する成型面を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起の、未使用状態における初期の形状データを記録するステップと、
前記成型用突起の予め定めた使用量だけ使用した状態における使用後の形状データを記録するステップと、
前記初期の形状データと前記使用後の形状データとを比較して前記成型用突起の損耗部分の形状データを求めるステップと、
前記損耗部分の前記形状データに基づいて使用後の前記成型用突起に３Ｄプリンタによって肉盛りを行い、前記使用後の前記成型用突起を補修することを特徴とする熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法。
・記載例７
記載例６に記載の熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法において、
前記成型用突起を補修するステップは、前記成型用突起の被補修部分をレーザー光によって加熱するとともに前記被補修部分に金属粉末を供給する、レーザー肉盛りを行う３Ｄプリンタを使用して実施することを特徴とする熱間プレス成型用金型における成型用突起の補修方法。
【符号の説明】
【0064】
１…熱間プレス成型用金型、２…金型本体、２ａ…表面、３，３ａ，３ｂ…成型用突起、４…金属板材、５…成型面、６…冷却媒体、７…冷媒通路、９…噴出孔、１１…供給通路、１２…吸入孔、１３…排出通路、１４…第１の成型部分、１５…第２の成型部分、１６…第３の成型部分、２１…３Ｄプリンタ、２２…レーザー光、２４…金属粉末、３３…第１の領域、３４…第２の領域、４１…初期の形状データ、４２…使用後の形状データ、４４…損耗部分の形状データ、４５…損耗部分、Ｓ３…予備形成ステップ、Ｓ４…突起形成ステップ、Ｓ４Ａ…第１のステップ、Ｓ４Ｂ…第２のステップ。
【要約】
【課題】硬度が高い成型用凸部を簡単に形成することが可能な熱間プレス成型用金型を提供する。
【解決手段】合金工具鋼によって形成された金型本体２を備える。金型本体２に突設され、被成型物としての加熱された金属板材と接する成型面５を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起３を備える。成型用突起３は、合金工具鋼より硬度が高い鉄鋼系材料によって形成されている。
【選択図】 図２
【解決手段】合金工具鋼によって形成された金型本体２を備える。金型本体２に突設され、被成型物としての加熱された金属板材と接する成型面５を形成するとともに冷却媒体が流れる冷媒通路を形成する多数の成型用突起３を備える。成型用突起３は、合金工具鋼より硬度が高い鉄鋼系材料によって形成されている。
【選択図】 図２
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】