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(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】2024-11-25
(45)【発行日】2024-12-03
(54)【発明の名称】プレス金型製造方法
(51)【国際特許分類】
B21D 37/20 20060101AFI20241126BHJP
【ＦＩ】
B21D37/20 D
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2023189144
(22)【出願日】2023-11-06
【審査請求日】2023-11-06
(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】100067356
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 容一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100160004
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 憲雅
(74)【代理人】
【識別番号】100120558
【弁理士】
【氏名又は名称】住吉 勝彦
(74)【代理人】
【識別番号】100148909
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧澤 匡則
(74)【代理人】
【識別番号】100192533
【弁理士】
【氏名又は名称】奈良 如紘
(72)【発明者】
【氏名】田中 誠也
(72)【発明者】
【氏名】糸井 宏樹
【審査官】豊島 唯
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６３－２３０２３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－６６２６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第６１１８６２５（ＪＰ，Ｂ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２１Ｄ ３７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
母材及びこの母材に局部的に設けられる硬化部からなるプレス金型を、製造するプレス金型製造方法であって、前記母材は、平坦な第１の面、及びこの第１の面と異なる平坦な第２の面を有し、
前記硬化部は、前記第１の面と前記第２の面との間に設けられ、且つ外面が湾曲する稜線で構成され、
前記プレス金型が、ワイヤフレームで示され、このワイヤフレームが画面上の点である頂点と、２つの前記頂点が直線又は曲線で結ばれた稜線と、複数の前記稜線が直列に繋げられているワイヤと、複数の前記ワイヤで構成される骨格構造とで定義され、
前記第１の面を通る直線状の稜線とこの直線状の稜線に接続され前記湾曲する稜線との継ぎ目に存在する頂点を第１変曲点と定め、前記第２の面を通る直線状の稜線とこの直線状の稜線に接続され前記湾曲する稜線との継ぎ目に存在する頂点を第２変曲点と定め、前記第１変曲点と前記第２変曲点とを結ぶ直線で切断面が定められるときに、
前記プレス金型に倣った形状に加工された第１中間品を得る第１加工工程と、
前記第１中間品から前記硬化部と同形の軟質弓断面部を前記切断面に沿って切除することで、前記切断面を含む第２中間品を得る第２加工工程と、
前記第２中間品の前記切断面に前記母材より硬度の高い材料で肉盛りを施し、前記軟質弓断面部に余肉を加えた断面形状の肉盛り部を含む第３中間品を得る第３加工工程と、
前記第３中間品から前記余肉を切除することで、前記プレス金型を得る第４加工工程とからなるプレス金型製造方法。
【請求項2】
請求項１記載のプレス金型製造方法であって、前記母材は機械構造用炭素鋼からなり、前記硬化部は高速度工具鋼からなることを特徴とするプレス金型製造方法。
【請求項3】
請求項１記載のプレス金型製造方法であって、前記余肉に、前記軟質弓断面部の裾から前記第１の面及び前記第２の面へ張出した張出し部を含めたことを特徴とするプレス金型製造方法。
【請求項4】
請求項１記載のプレス金型製造方法であって、前記切断面は、前記ワイヤフレームに形成したルールド面であり、前記第２加工工程では前記ルールド面に基づいて作成されるルールド面加工データに基づいて加工がなされることを特徴とするプレス金型製造方法。
【請求項5】
請求項４記載のプレス金型製造方法であって、前記肉盛りは、前記ワイヤフレームに形成した前記軟質弓断面部に余肉を加えて作成される肉盛りデータに基づいて形成されることを特徴とするプレス金型製造方法。
【請求項6】
請求項５記載のプレス金型製造方法であって、前記肉盛りデータは、制御部に記憶され、この制御部に記憶された前記肉盛りデータに基づいて肉盛り溶接が実施されることを特徴とするプレス金型製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、部分的に硬化部を備えるプレス金型の製造技術に関する。
【背景技術】
【0002】
プレス金型はブランク材の絞りや切断や曲げに用いられる。ブランク材は金属の平板であり、十分に硬い。そのため、プレス作業を繰り返すと、プレス金型の隅や凸部がその他の面（一般面）よりも先に摩耗する。
【0003】
対策の一つとして、隅に一般面より硬度が高い硬化部を部分的に肉盛り形成することが、従来から行われている（例えば、切断の場合の特許文献１（図２）参照）。
【0004】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１（ａ）～（ｄ）は従来のプレス金型の製造方法を説明する図である。
球状黒鉛鋳鉄のブロックに切削加工を施すことで金型の母材１０１を準備する。この母材１０１は切削加工により隅に三角形断面の切欠き部１０２が設けられている。
図１１（ａ）～（ｄ）は従来のプレス金型の製造方法を説明する図である。
球状黒鉛鋳鉄のブロックに切削加工を施すことで金型の母材１０１を準備する。この母材１０１は切削加工により隅に三角形断面の切欠き部１０２が設けられている。
【0005】
【0006】
図１１（ｃ）にて、肉盛り溶接されたハイス鋼１０５が機械加工により整形される。
図１１（ｄ）にて、整形されたハイス鋼１０５に、ハロゲンランプ１０６で加熱する。加熱及び冷却を行うことでハイス鋼１０５に熱処理が施される。
図１１（ｄ）にて、整形されたハイス鋼１０５に、ハロゲンランプ１０６で加熱する。加熱及び冷却を行うことでハイス鋼１０５に熱処理が施される。
【0007】
以上により、球状黒鉛鋳鉄からなる母材１０１の隅にハイス鋼１０５が付設されたプレス金型１００が提供される。
ハイス鋼１０５は球状黒鉛鋳鉄に比較して格段に硬く、摩耗しにくいという利点を有する。
ハイス鋼１０５は球状黒鉛鋳鉄に比較して格段に硬く、摩耗しにくいという利点を有する。
【0008】
ただし、従来の技術によるプレス金型１００には次に述べる問題点がある。
図１１（ａ）において、三角形断面の切欠き部１０２は人又はＮＣ工作機（マシニングセンタ）、フライス盤などで形成される。
人による場合、個人差により、削り過ぎ又は削り不足が不可避的に発生する。ＮＣ工作機（マシニングセンタ）、フライス盤などによる場合、データの打込みの際に人為的な誤りが起こり得る。この誤りにより、削り過ぎ又は削り不足が不可避的に発生する。
図１１（ａ）において、三角形断面の切欠き部１０２は人又はＮＣ工作機（マシニングセンタ）、フライス盤などで形成される。
人による場合、個人差により、削り過ぎ又は削り不足が不可避的に発生する。ＮＣ工作機（マシニングセンタ）、フライス盤などによる場合、データの打込みの際に人為的な誤りが起こり得る。この誤りにより、削り過ぎ又は削り不足が不可避的に発生する。
【0009】
図１１（ａ）にて、ｈが過大である場合、すなわち削り過ぎの場合は、ハイス鋼１０５の所要量が増加する。ハイス鋼１０５は金型母材１０１より高価である。結果、プレス金型１００の製造コストが高まる。削られた母材は廃材となるので環境上好ましくはない。
図１１（ａ）にて、ｈが過小である場合、すなわち削り不足の場合は、ハイス鋼１０５の量が少なくなり、耐摩耗性能が低下する。
図１１（ａ）にて、ｈが過小である場合、すなわち削り不足の場合は、ハイス鋼１０５の量が少なくなり、耐摩耗性能が低下する。
【0010】
しかし、このトリミング部（削られる切欠き部１０２）に限らず、デザイン線、輪郭、凹凸形状、外形を形成するプレス部も製造コストの抑制と耐摩耗性能の向上が求められる中、個人差又は人為的な誤りが起こりにくい製造技術が求められる。
しかし、製造コストの抑制と耐摩耗性能の維持が求められる中、個人差又は人為的な誤りが起こりにくい製造技術が求められる。
しかし、製造コストの抑制と耐摩耗性能の維持が求められる中、個人差又は人為的な誤りが起こりにくい製造技術が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【文献】特許第６１１８６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、部分的に硬化部を備えるプレス金型において、個人差又は人為的な誤りが起こりにくい製造技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
請求項１に係る発明は、母材及びこの母材に局部的に設けられる硬化部からなるプレス金型を、製造するプレス金型製造方法であって、
前記母材は、平坦な第１の面、及びこの第１の面と異なる平坦な第２の面を有し、
前記硬化部は、前記第１の面と前記第２の面との間に設けられ、且つ外面が湾曲する稜線で構成され、
前記プレス金型が、ワイヤフレームで示され、このワイヤフレームが画面上の点である頂点と、２つの前記頂点が直線又は曲線で結ばれた稜線と、複数の前記稜線が直列に繋げられているワイヤと、複数の前記ワイヤで構成される骨格構造とで定義され、
前記第１の面を通る直線状の稜線とこの直線状の稜線に接続され前記湾曲する稜線との継ぎ目に存在する頂点を第１変曲点と定め、前記第２の面を通る直線状の稜線とこの直線状の稜線に接続され前記湾曲する稜線との継ぎ目に存在する頂点を第２変曲点と定め、前記第１変曲点と前記第２変曲点とを結ぶ直線で切断面が定められるときに、
前記プレス金型に倣った形状に加工された第１中間品を得る第１加工工程と、
前記第１中間品から前記硬化部と同形の軟質弓断面部を前記切断面に沿って切除することで、前記切断面を含む第２中間品を得る第２加工工程と、
前記第２中間品の前記切断面に前記母材より硬度の高い材料で肉盛りを施し、前記軟質弓断面部に余肉を加えた断面形状の肉盛り部を含む第３中間品を得る第３加工工程と、
前記第３中間品から前記余肉を切除することで、前記プレス金型を得る第４加工工程と
からなるプレス金型製造方法を提供する。
前記母材は、平坦な第１の面、及びこの第１の面と異なる平坦な第２の面を有し、
前記硬化部は、前記第１の面と前記第２の面との間に設けられ、且つ外面が湾曲する稜線で構成され、
前記プレス金型が、ワイヤフレームで示され、このワイヤフレームが画面上の点である頂点と、２つの前記頂点が直線又は曲線で結ばれた稜線と、複数の前記稜線が直列に繋げられているワイヤと、複数の前記ワイヤで構成される骨格構造とで定義され、
前記第１の面を通る直線状の稜線とこの直線状の稜線に接続され前記湾曲する稜線との継ぎ目に存在する頂点を第１変曲点と定め、前記第２の面を通る直線状の稜線とこの直線状の稜線に接続され前記湾曲する稜線との継ぎ目に存在する頂点を第２変曲点と定め、前記第１変曲点と前記第２変曲点とを結ぶ直線で切断面が定められるときに、
前記プレス金型に倣った形状に加工された第１中間品を得る第１加工工程と、
前記第１中間品から前記硬化部と同形の軟質弓断面部を前記切断面に沿って切除することで、前記切断面を含む第２中間品を得る第２加工工程と、
前記第２中間品の前記切断面に前記母材より硬度の高い材料で肉盛りを施し、前記軟質弓断面部に余肉を加えた断面形状の肉盛り部を含む第３中間品を得る第３加工工程と、
前記第３中間品から前記余肉を切除することで、前記プレス金型を得る第４加工工程と
からなるプレス金型製造方法を提供する。
【0016】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のプレス金型製造方法であって、
前記母材は機械構造用炭素鋼からなり、前記硬化部は高速度工具鋼からなることを特徴とする。
前記母材は機械構造用炭素鋼からなり、前記硬化部は高速度工具鋼からなることを特徴とする。
【0020】
請求項３に係る発明は、請求項１記載のプレス金型製造方法であって、
前記余肉に、前記軟質弓断面部の裾から前記第１の面及び前記第２の面へ張出した張出し部を含めたことを特徴とする。
前記余肉に、前記軟質弓断面部の裾から前記第１の面及び前記第２の面へ張出した張出し部を含めたことを特徴とする。
【0021】
請求項４に係る発明は、請求項１記載のプレス金型製造方法であって、
前記切断面は、前記ワイヤフレームに形成したルールド面であり、前記第２加工工程では前記ルールド面に基づいて作成されるルールド面加工データに基づいて加工がなされることを特徴とする。
前記切断面は、前記ワイヤフレームに形成したルールド面であり、前記第２加工工程では前記ルールド面に基づいて作成されるルールド面加工データに基づいて加工がなされることを特徴とする。
【0022】
請求項５に係る発明は、請求項４記載のプレス金型製造方法であって、
前記肉盛りは、前記ワイヤフレームに形成した前記軟質弓断面部に余肉を加えて作成される肉盛りデータに基づいて形成されることを特徴とする。
前記肉盛りは、前記ワイヤフレームに形成した前記軟質弓断面部に余肉を加えて作成される肉盛りデータに基づいて形成されることを特徴とする。
【0023】
請求項６に係る発明は、請求項５記載のプレス金型製造方法であって、
前記肉盛りデータは、制御部に記憶され、この制御部に記憶された前記肉盛りデータに基づいて肉盛り溶接が実施されることを特徴とする。
前記肉盛りデータは、制御部に記憶され、この制御部に記憶された前記肉盛りデータに基づいて肉盛り溶接が実施されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0024】
請求項１に係る発明では、プレス金型はＣＡＤによるワイヤフレームで示され、切断面が、第１変曲点と第２変曲点を結ぶ直線で定められる。結果、切断面は一義的に決まり、個人差や人為的誤りが発生する余地はない。
加えて、請求項１に係る発明において、第１加工工程で得られる第１中間品は、最終製品であるプレス金型と同形である。すなわち、第１中間品は、平坦な第１の面と平坦な第２の面との間に軟質弓断面部を有する。第１・第２の面と軟質弓断面部の境目が視認できる。
人による切削において、この境目に達したら切削を終了すればよいので、削り過ぎ又は削り不足が起こることはない。すなわち、境目がはっきりしているため、個人差による不具合は起こらない。
加えて、請求項１に係る発明において、第１加工工程で得られる第１中間品は、最終製品であるプレス金型と同形である。すなわち、第１中間品は、平坦な第１の面と平坦な第２の面との間に軟質弓断面部を有する。第１・第２の面と軟質弓断面部の境目が視認できる。
人による切削において、この境目に達したら切削を終了すればよいので、削り過ぎ又は削り不足が起こることはない。すなわち、境目がはっきりしているため、個人差による不具合は起こらない。
【0025】
また、第１・第２の面と軟質弓断面部のサーフェス面（加工面）のデータを利用して簡易的にＮＣデータが作成できる。このＮＣデータを用いたＮＣ工作機（マシニングセンタ）、フライス盤などによる切削においても、人為的な誤りが起こりにくいとともに、前記サーフェス面（加工面）のデータをコンピュータ管理することで、切削量、肉盛り量の安定化が可能となり品質を安定化できる。また、同一の金型を複数製造する場合の金型の品質も確保できる。
よって、本発明により、部分的に硬化部を備えるプレス金型において、個人差又は人為的な誤りが起こりにくい、品質を安定化できる製造技術が提供される。
よって、本発明により、部分的に硬化部を備えるプレス金型において、個人差又は人為的な誤りが起こりにくい、品質を安定化できる製造技術が提供される。
【0026】
さらには、第１中間品は、最終製品であるプレス金型と同形であるため、第１中間品の形状が一義的に定まり、第１中間品の製造は容易となる。
【0029】
請求項２に係る発明では、母材は機械構造用炭素鋼からなり、硬化部は高速度工具鋼からなる。機械構造用炭素鋼は、高速度工具鋼より柔軟で延性があるため、熱処理がない状態で十分プレス加工に伴う摩耗に耐えうる硬度（例えばＨＲＣ６０以上）が得られる。
【0033】
請求項３に係る発明では、余肉に、第１・第２の面へ張出した張出し部を含めた。張出し部の存在により、第４加工工程で硬化部と母材の境界を、段のない滑らかな連続面に仕上げることができる。
【0034】
請求項４に係る発明では、第２加工工程で、ルールド面に基づいて作成されるルールド面加工データに基づいて加工がなされる。ルールド面加工データを作成すると、レーザ溶接、ガス溶接、アーク溶接で高硬度材を肉盛り溶接することができる。溶接は、人、ロボット、３Ｄプリンタのような複合加工機などで行える。
【0035】
請求項５に係る発明では、肉盛りは、ワイヤフレームに形成した軟質弓断面部に余肉を加えて作成される肉盛りデータに基づいて形成される。複雑な形状のプレス金型であっても、肉盛り溶接の自動化が可能となる。
【0036】
請求項６に係る発明では、肉盛りデータは、制御部に記憶され、この制御部に記憶された肉盛りデータに基づいて肉盛り溶接が実施される。肉盛りデータに基づくため精密な肉盛り溶接がなされる。精密であるため、高価な高硬度材の無駄な使用が是正され、製造コストの適正化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明に係るプレス金型の要部の斜視図である。
【図3】（ａ）～（ｅ）は本発明に係るプレス金型製造方法を説明する図である。
【図4】（ａ）～（ｅ）はワイヤフレームを説明する図であり、（ｆ）、（ｇ）はルールド面を説明する図である。
【図5】一般的な図面にて本発明を実施することを説明する図である。
【図6】（ａ）、（ｂ）は切断面に溝を設けた例を説明する図である。
【図8】（ａ）、（ｂ）は２つの硬質弓断面部が近接配置されている例を説明する図である。
【図9】肉盛り溶接装置の原理図である。
【図10】ルールド面加工及び肉盛溶接を説明するフロー図である。
【図11】（ａ）～（ｄ）は従来のプレス金型の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【0039】
［プレス金型］
図１に示すように、プレス金型１０は、大部分を占める母材１１と、この母材１１に局部的に設けられる硬化部２０とからなる。
硬化部２０は、原則としてプレス金型１０の隅（角）や凸部に設けられる。
図１に示すように、プレス金型１０は、大部分を占める母材１１と、この母材１１に局部的に設けられる硬化部２０とからなる。
硬化部２０は、原則としてプレス金型１０の隅（角）や凸部に設けられる。
【0040】
一般に、１個のプレス金型１０に複数条又は複数個の硬化部２０が設けられる。
場所を区別する必要があるときには、ある硬化部２０Ａ、隣の硬化部２０Ｂのように、英文字を添えて区別する。
硬化部２０の基本形状を、図２で説明する。
場所を区別する必要があるときには、ある硬化部２０Ａ、隣の硬化部２０Ｂのように、英文字を添えて区別する。
硬化部２０の基本形状を、図２で説明する。
【0041】
［母材］
図２に示すように、母材１１は平坦な第１の面１２と、この第１の面１２とは異なる平坦な第２の面１３とを有する。母材１１の材質は後述する。
図２に示すように、母材１１は平坦な第１の面１２と、この第１の面１２とは異なる平坦な第２の面１３とを有する。母材１１の材質は後述する。
【0042】
［硬化部］
硬化部２０は、第１の面１２と第２の面１３との間に設けられ、且つ断面が弦を含む弓の形を呈する硬質弓断面部２１で構成される。Ｔは硬質弓断面部２１の最大厚さである。硬化部２０の材質は後述する。
以上の形態からなるプレス金型１０の製造方法を、図３に基づいて詳しく説明する。
硬化部２０は、第１の面１２と第２の面１３との間に設けられ、且つ断面が弦を含む弓の形を呈する硬質弓断面部２１で構成される。Ｔは硬質弓断面部２１の最大厚さである。硬化部２０の材質は後述する。
以上の形態からなるプレス金型１０の製造方法を、図３に基づいて詳しく説明する。
【0043】
［プレス金型製造方法］
図３（ａ）に第１加工工程を示し、この第１加工工程では、図２に示すプレス金型１０に倣った形状に加工された第１中間品３１を得る。
図３（ａ）に第１加工工程を示し、この第１加工工程では、図２に示すプレス金型１０に倣った形状に加工された第１中間品３１を得る。
【0044】
この第１中間品３１は、隅（角）に軟質弓断面部１１ａを有する。この軟質弓断面部１１ａは、硬質弓断面部（図２、符号２１）と同形である。
プレス金型に倣った形状であるため、最終製品であるプレス金型（図２、符号１０）のデータがそのまま使える。そのため、第１中間品３１の製造は容易になる。
プレス金型に倣った形状であるため、最終製品であるプレス金型（図２、符号１０）のデータがそのまま使える。そのため、第１中間品３１の製造は容易になる。
【0045】
図３（ｂ）に第２加工工程を示し、この第２加工工程では、第１中間品３１から、軟質弓断面部１１ａを切除する。結果、切断面１４を含む第２中間品３２を得ることができる。
【0046】
図３（ｃ）に第３加工工程を示し、この第３加工工程では、切断面１４に肉盛り部１５を形成する。肉盛り部１５は、軟質弓断面部１１ａに余肉１６を加えた形状とする。加えて肉盛り部１５は、母材より硬度の高い材料で構成する。
【0047】
［母材の材質］
母材は、ＪＩＳ Ｇ ４０５１で規定される機械構造用炭素鋼又は同等の炭素鋼が好ましい。機械構造用炭素鋼は高速度工具鋼より安価で、柔軟な延性があり、熱処理のない状態でもプレス加工の摩耗に耐える硬度（例えばＨＲＣ６０）を有する。ＨＲＣはロックウェルＣスケール硬度を意味する。機械構造用炭素鋼には、Ｓ１０Ｃ～Ｓ５８Ｃが基準化されているが、Ｃ（炭素）成分が０．５０％であるＳ５０Ｃが、強度及び硬さの点で優れており、母材により相応しい。
母材は、ＪＩＳ Ｇ ４０５１で規定される機械構造用炭素鋼又は同等の炭素鋼が好ましい。機械構造用炭素鋼は高速度工具鋼より安価で、柔軟な延性があり、熱処理のない状態でもプレス加工の摩耗に耐える硬度（例えばＨＲＣ６０）を有する。ＨＲＣはロックウェルＣスケール硬度を意味する。機械構造用炭素鋼には、Ｓ１０Ｃ～Ｓ５８Ｃが基準化されているが、Ｃ（炭素）成分が０．５０％であるＳ５０Ｃが、強度及び硬さの点で優れており、母材により相応しい。
【0048】
［母材より高硬度の材質］
母材より硬度の高い材料は、ＪＩＳ Ｇ ４４０３で規定される高速度工具鋼又は同等の鋼が好ましい。高速度工具鋼は、熱処理を施した後の硬度がＳ５０Ｃより高く、ＨＲＣ６５程度が期待できる。硬度が高い分だけ耐摩耗性が向上するからである。
母材より硬度の高い材料は、ＪＩＳ Ｇ ４４０３で規定される高速度工具鋼又は同等の鋼が好ましい。高速度工具鋼は、熱処理を施した後の硬度がＳ５０Ｃより高く、ＨＲＣ６５程度が期待できる。硬度が高い分だけ耐摩耗性が向上するからである。
【0049】
［肉盛り溶接］
肉盛り溶接は、溶接棒を用いたアーク溶接、溶接粉（高速度工具鋼又は同等の鋼の粉末、以下同じ）を用いたレーザ溶接などが採用できる。
後者（溶接粉を用いたレーザ溶接）がより好ましい。切断面（ルールド面）に溶接粉を整然と並べレーザの熱（プラズマアーク熱）で溶かす。溶接粉の使用量が適正化できる。
過剰使用に比較して、溶接粉の使用量が低減でき、二酸化炭素の発生量が低減できる。 よって、溶接粉を用いたレーザ溶接によれば、環境に適した生産（製造）が可能となり、より好ましい。溶接粉を用いたレーザ溶接に関しては、図９に基づいて後述する。
肉盛り溶接は、溶接棒を用いたアーク溶接、溶接粉（高速度工具鋼又は同等の鋼の粉末、以下同じ）を用いたレーザ溶接などが採用できる。
後者（溶接粉を用いたレーザ溶接）がより好ましい。切断面（ルールド面）に溶接粉を整然と並べレーザの熱（プラズマアーク熱）で溶かす。溶接粉の使用量が適正化できる。
過剰使用に比較して、溶接粉の使用量が低減でき、二酸化炭素の発生量が低減できる。 よって、溶接粉を用いたレーザ溶接によれば、環境に適した生産（製造）が可能となり、より好ましい。溶接粉を用いたレーザ溶接に関しては、図９に基づいて後述する。
【0050】
［張出し部］
設けることは任意であるが、図３（ｄ）に示すように、余肉１６に、第２の面１３（及び第１の面１２）へ張出す張出し部１７を含める。
張出し部１７の張出し長さＬは、０．１～０．５ｍｍ程度で差し支えない。張出し部１７の厚さは溶接粉を積層するときの第１層の厚さで差し支えない。
設けることは任意であるが、図３（ｄ）に示すように、余肉１６に、第２の面１３（及び第１の面１２）へ張出す張出し部１７を含める。
張出し部１７の張出し長さＬは、０．１～０．５ｍｍ程度で差し支えない。張出し部１７の厚さは溶接粉を積層するときの第１層の厚さで差し支えない。
【0051】
張出し部１７の存在により、図３（ｅ）に示す第４加工工程で硬化部２０と母材１１の境界を、段のない滑らかな連続面に仕上げることができる。
【0052】
加えて、肉盛りの量が不足するなどの理由で、硬質弓断面部２１と第２の面１３（又は第１の面１２）の境目にＶ字状の窪み（ノッチ）ができることがある。このＶ字状のノッチは、放置すると疲労破壊の起点になり、好ましくない。この点、張出し部１７を設けることで、ノッチの発生をより確実に防止することができるという利点もある。
【0053】
【0054】
図３（ａ）に示す第１中間品３１は、最終製品であるプレス金型（図２、符号１０）と同形である。すなわち、第１中間品３１は、平坦な第１の面１２と平坦な第２の面１３との間に軟質弓断面部１１ａを有し、第１・第２の面１２、１３と軟質弓断面部１１ａの境目が直線から曲線に変わる変曲点であるため、視認は可能である。
人による切削において、この境目に達したら切削を終了すればよいので、削り過ぎ又は削り不足が起こることはない。すなわち、境目がはっきりしているため、個人差による不具合は起こらない。
人による切削において、この境目に達したら切削を終了すればよいので、削り過ぎ又は削り不足が起こることはない。すなわち、境目がはっきりしているため、個人差による不具合は起こらない。
【0055】
また、第１・第２の面１２、１３と軟質弓断面部１１ａのサーフェス面（加工面）のデータを利用して簡易的にＮＣデータを作成できる。このＮＣデータを用いたＮＣ工作機（マシニングセンタ）、フライス盤などによる切削においても、人為的な誤りが起こりにくいとともに、前記サーフェス面（加工面）のデータをコンピュータ管理することで、切削量、肉盛り量の安定化が可能となり品質を安定化できる。また、同一の金型を複数製造する場合の金型の品質も確保できる。
よって、本発明により、部分的に硬化部２０を備えるプレス金型１０において、個人差又は人為的な誤りが起こりにくい、品質を安定化できる製造技術が提供される。
よって、本発明により、部分的に硬化部２０を備えるプレス金型１０において、個人差又は人為的な誤りが起こりにくい、品質を安定化できる製造技術が提供される。
【0056】
ところで、図３（ｂ）で説明した切断面１４の特定もしくは設定は重要である。この特定もしくは設定は、ＣＡＤ（コンピューターで支援されるデザイン）によるワイヤフレームと、一般的な図面との何れにおいても可能である。以下、これらについて順に説明する。
【0057】
［ワイヤフレーム］
図４（ａ）～（ｅ）に基づいてワイヤフレームを説明し、（ｆ）、（ｇ）に基づいて切断面に相当するルールド面を説明する。
なお、ルールド面は、ＣＡＤ用語の一つであり、ruled surfaceと英文表記され、特定の稜線（稜線の定義は後述する。）群で囲われた面を意味する。稜線は表面に現われるので、ルールド面はルールド表面と同じである。
図４（ａ）～（ｅ）に基づいてワイヤフレームを説明し、（ｆ）、（ｇ）に基づいて切断面に相当するルールド面を説明する。
なお、ルールド面は、ＣＡＤ用語の一つであり、ruled surfaceと英文表記され、特定の稜線（稜線の定義は後述する。）群で囲われた面を意味する。稜線は表面に現われるので、ルールド面はルールド表面と同じである。
【0058】
図４（ａ）に、頂点３５を示す。この頂点３５はＣＡＤ画面上に設定される点である。
図４（ｂ）に、直線状の稜線３６を示す。この稜線３６は２つの頂点３５が直線で結ばれた線である。
図４（ｃ）に、湾曲した稜線３７を示す。この稜線３７は２つの頂点３５が曲線で結ばれた線である。曲線は曲率半径Ｒで規定される。
図４（ｂ）に、直線状の稜線３６を示す。この稜線３６は２つの頂点３５が直線で結ばれた線である。
図４（ｃ）に、湾曲した稜線３７を示す。この稜線３７は２つの頂点３５が曲線で結ばれた線である。曲線は曲率半径Ｒで規定される。
【0059】
図４（ｄ）に、ワイヤ３８を示す。ワイヤ３８は、直線状の稜線３６同士、湾曲した稜線３７同士、又は直線状の稜線３６と湾曲した稜線３７が、直列に繋げられている折れ線や蛇行線である。
図４（ｅ）に、ワイヤフレーム３９を示す。ワイヤフレーム３９は複数本のワイヤ３８が格子状に配置されてなる骨格構造である。
図４（ｅ）に、ワイヤフレーム３９を示す。ワイヤフレーム３９は複数本のワイヤ３８が格子状に配置されてなる骨格構造である。
【0060】
［ルールド面］
図４（ｄ）において、縦向きの稜線３６を、第１の面を通る直線状の稜線３６ｖと読み替え、横向きの稜線３６を、第２の面を通る直線状の稜線３６ｈと読み替える。
その上で、第１の面を通る直線状の稜線３６ｖとこの直線状の稜線３６ｖに接続され湾曲する稜線３７との継ぎ目に存在する頂点３５を第１変曲点４１と定める。
同様に、第２の面を通る直線状の稜線３６ｈとこの直線状の稜線３６ｈに接続され湾曲する稜線３７との継ぎ目に存在する頂点３５を第２変曲点４２と定める。
図４（ｄ）において、縦向きの稜線３６を、第１の面を通る直線状の稜線３６ｖと読み替え、横向きの稜線３６を、第２の面を通る直線状の稜線３６ｈと読み替える。
その上で、第１の面を通る直線状の稜線３６ｖとこの直線状の稜線３６ｖに接続され湾曲する稜線３７との継ぎ目に存在する頂点３５を第１変曲点４１と定める。
同様に、第２の面を通る直線状の稜線３６ｈとこの直線状の稜線３６ｈに接続され湾曲する稜線３７との継ぎ目に存在する頂点３５を第２変曲点４２と定める。
【0061】
次に、図４（ｆ）に示すように、第１変曲点４１と第２変曲点４２とを線４３で結ぶ。この線４３が、図３（ａ）に示す軟質弓断面部１１ａの弓の弦に相当し、且つ図３（ｂ）に示す切断面１４に相当する。
二次元表示である図４（ｆ）を三次元表示にすると、図４（ｇ）となる。
二次元表示である図４（ｆ）を三次元表示にすると、図４（ｇ）となる。
【0062】
図４（ｇ）では、第１変曲点４１と第２変曲点４２とを結ぶ線４３と、この線４３に直交する（ほぼ直交を含む）ワイヤ３８、３８と、奥の線４４で囲われる面が、ルールド面４５となる。このルールド面４５は切断面１４に相当する。
【0063】
以上に述べたように、プレス金型はＣＡＤによるワイヤフレーム３９で示され、軟質弓断面部に係る弓の弦が、第１変曲点４１と第２変曲点４２を結ぶ線４３で定められる。結果、切断面１４は一義的に決まり、個人差や人為的誤りが発生する余地はない。
【0064】
［一般的な図面］
図５は、図２の再掲図（ただし、符号は異なる。）であり、プレス金型の要部の断面を示す一般的な図面である。このような図５に基づいて切断面１４を特定又は設定することができる。
図５において、第１の面１２の一端で且つ直線から曲線に変化する点を第１変曲点４１と定める。同様に、第２の面１３の一端で且つ直線から曲線に変化する点を第２変曲点４２と定める。
次に、第１変曲点４１と第２変曲点４２とを結ぶ線４３で結ぶ。この線４３が弓の弦に相当するとともに、切断面１４に相当する。
図５は、図２の再掲図（ただし、符号は異なる。）であり、プレス金型の要部の断面を示す一般的な図面である。このような図５に基づいて切断面１４を特定又は設定することができる。
図５において、第１の面１２の一端で且つ直線から曲線に変化する点を第１変曲点４１と定める。同様に、第２の面１３の一端で且つ直線から曲線に変化する点を第２変曲点４２と定める。
次に、第１変曲点４１と第２変曲点４２とを結ぶ線４３で結ぶ。この線４３が弓の弦に相当するとともに、切断面１４に相当する。
【0065】
よって、本発明方法は、ＣＡＤ利用と一般的な図面利用の何れにおいても容易に実施できる。
【0066】
【0067】
［切削面に設ける溝］
図６（ａ）又は図６（ｂ）に示すように、硬質弓断面部２１（正しくは軟質弓断面部１１ａ）の最大厚さＴが所定値に満たないときは、切断面１４に樋のような溝４７を形成し、この溝４７に硬化部２０の一部を収容するようにする。
収納された硬化部２０の一部がアンカー作用を発揮するため、母材１１に対する硬化部２０の接合強度が高まる。
図６（ａ）又は図６（ｂ）に示すように、硬質弓断面部２１（正しくは軟質弓断面部１１ａ）の最大厚さＴが所定値に満たないときは、切断面１４に樋のような溝４７を形成し、この溝４７に硬化部２０の一部を収容するようにする。
収納された硬化部２０の一部がアンカー作用を発揮するため、母材１１に対する硬化部２０の接合強度が高まる。
【0068】
なお、溝４７の断面形状は任意であるが、図６（ａ）に示すように、弓形断面でもよく、弓形断面であれば、機械加工により溝４７は容易に形成できる。
又は、図６（ｂ）に示すように、溝４７は矩形断面でもよい。矩形断面は機械加工がやや面倒ではあるが、弓形断面よりはアンカー作用が強化される。
よって、費用対効果を考慮して、溝４７の断面形状を決定すればよい。
又は、図６（ｂ）に示すように、溝４７は矩形断面でもよい。矩形断面は機械加工がやや面倒ではあるが、弓形断面よりはアンカー作用が強化される。
よって、費用対効果を考慮して、溝４７の断面形状を決定すればよい。
【0069】
図１に示すプレス金型１０には、島状突起４８が設けられている。この島状突起４８にも、本発明は適用できる。
【0070】
［島状硬化部］
図７（ａ）は図１の７ａ部拡大図である。
図７（ａ）に示すように、島状突起４８は、本発明により島状硬化部２０Ｃとされる。
図７（ｂ）は図７（ａ）のｂーｂ線断面図であり、島状硬化部２０Ｃは第１の面１２と第２の面１３との間に形成される硬質弓断面部２１である。
よって、本発明に係る硬化部（図１、符号２０）は凸条の他、島状突起であってもよい。
図７（ａ）は図１の７ａ部拡大図である。
図７（ａ）に示すように、島状突起４８は、本発明により島状硬化部２０Ｃとされる。
図７（ｂ）は図７（ａ）のｂーｂ線断面図であり、島状硬化部２０Ｃは第１の面１２と第２の面１３との間に形成される硬質弓断面部２１である。
よって、本発明に係る硬化部（図１、符号２０）は凸条の他、島状突起であってもよい。
【0071】
また、図１において、ある硬化部２０Ａに隣の硬化部２０Ｂがごく近い位置に配置されることがある。
すなわち、図８（ａ）に示すように、ある硬化部２０Ａに隣の硬化部２０Ｂがごく近い位置に配置される。この場合は、図８（ｂ）の形態が採用できる。
すなわち、図８（ａ）に示すように、ある硬化部２０Ａに隣の硬化部２０Ｂがごく近い位置に配置される。この場合は、図８（ｂ）の形態が採用できる。
【0072】
［フタコブラクダ］
図８（ｂ）に示すように、硬化部２０には、フタコブラクダの瘤のように２つの硬質弓断面部２１が合併形成されている。
図８（ｂ）に示すように、硬化部２０には、フタコブラクダの瘤のように２つの硬質弓断面部２１が合併形成されている。
【0073】
この例を採用する場合は、図８（ａ）において、ある硬化部２０Ａの２つの変曲点４１、４２のうち、隣の硬化部２０Ｂから遠い方を第１変曲点４１と定める。次に、隣の硬化部２０Ｂの２つの変曲点４１、４２のうち、ある硬化部２０Ａから遠い方を第２変曲点４２と定める。
図８（ｂ）に示すように、定められた第１変曲点４１と第２変曲点４２とを直線で結ぶことで、切断面１４を特定する。
図８（ｂ）に示すように、定められた第１変曲点４１と第２変曲点４２とを直線で結ぶことで、切断面１４を特定する。
【0074】
図８（ａ）に比べて、図８（ｂ）であれば、２回の肉盛り溶接が１回で済む。
反面、図８（ａ）に比べて、図８（ｂ）は高価な溶接粉の量が増える。
そのため、２つの硬化部２０が離れているときには図８（ａ）の形態とし、２つの硬化部２０がごく近接しているときに図８（ｂ）の形態とすることが推奨される。
反面、図８（ａ）に比べて、図８（ｂ）は高価な溶接粉の量が増える。
そのため、２つの硬化部２０が離れているときには図８（ａ）の形態とし、２つの硬化部２０がごく近接しているときに図８（ｂ）の形態とすることが推奨される。
【0075】
［肉盛り溶接装置］
肉盛り溶接装置５０は、例えば、溶接ガン５１を備える溶接ロボット５２と、溶接ガン５１へ所定量の溶接粉５３を供給する粉末定量供給機５４と、溶接ガン５１が発射するプラズマジェット５５のための電気エネルギーを溶接ガン５１へ供給する高圧電源５６と、溶接ガン５１が発射するシールドガス５７のためのアルゴンガスを供給するガス容器５８と、溶接ロボット５２、溶接ガン５１、粉末定量供給機５４、高圧電源５６及びガス容器５８を制御する制御部５９とからなる。
肉盛り溶接装置５０は、例えば、溶接ガン５１を備える溶接ロボット５２と、溶接ガン５１へ所定量の溶接粉５３を供給する粉末定量供給機５４と、溶接ガン５１が発射するプラズマジェット５５のための電気エネルギーを溶接ガン５１へ供給する高圧電源５６と、溶接ガン５１が発射するシールドガス５７のためのアルゴンガスを供給するガス容器５８と、溶接ロボット５２、溶接ガン５１、粉末定量供給機５４、高圧電源５６及びガス容器５８を制御する制御部５９とからなる。
【0076】
制御部５９により、溶接ガン５１へ、適量の溶接粉５３、アルゴンガス、電気エネルギーが供給される。溶接ガン５１からプラズマジェット５５と、溶接粉５３と、シールドガス５７が噴射される。この噴射により溶接粉５３が切断面１４に成層される。
【0077】
積層された溶接粉５３がプラズマ熱で順次溶かされる。この間、シールドガス５７で遮断されるため、溶接粉５３が酸化することはなく、健全な硬化部２０が形成される。
【0078】
図３（ａ）～（ｅ）に基づいて説明したプレス金型製造方法は、ルールド面加工データや肉盛りデータに基づいて、実施されることがより望ましい。そこで、ルールド面加工データや肉盛りデータにつき、図１０に基づいて説明する。
【0079】
［ルールド面加工データ］
図１０のステップ番号（以下、ＳＴ）０１にて、図４（ｅ）に示すようなワイヤフレームを作成する。
ＳＴ０２にて、図４（ｇ）に示すようなルールド面を設定する。
このルールド面に基づいて、ルールド面加工データを作成する（ＳＴ０３）。
このルールド面加工データに基づいてルールド面（すなわち切断面）を形成する（ＳＴ０４）。
図１０のステップ番号（以下、ＳＴ）０１にて、図４（ｅ）に示すようなワイヤフレームを作成する。
ＳＴ０２にて、図４（ｇ）に示すようなルールド面を設定する。
このルールド面に基づいて、ルールド面加工データを作成する（ＳＴ０３）。
このルールド面加工データに基づいてルールド面（すなわち切断面）を形成する（ＳＴ０４）。
【0080】
ルールド面加工データを作成すると、レーザ溶接、ガス溶接、アーク溶接で高硬度材を肉盛り溶接することができる。溶接は、人、ロボット、３Ｄプリンタのような複合加工機などで行えるという利点がある。
【0081】
［肉盛りデータ］
ＳＴ０３で作成したルールド面加工データに基づいて、肉盛りデータを作成する（ＳＴ０５）。
この肉盛りデータに基づいて、図３（ｃ）に示すような形態の肉盛り溶接を行う（ＳＴ０６）。
この、肉盛りに機械加工を施して仕上げる（ＳＴ０７）。
ＳＴ０３で作成したルールド面加工データに基づいて、肉盛りデータを作成する（ＳＴ０５）。
この肉盛りデータに基づいて、図３（ｃ）に示すような形態の肉盛り溶接を行う（ＳＴ０６）。
この、肉盛りに機械加工を施して仕上げる（ＳＴ０７）。
【0082】
すなわち、肉盛りは、ワイヤフレームに形成した軟質弓断面部に余肉を加えて作成される肉盛りデータに基づいて形成される。複雑な形状のプレス金型であっても、肉盛り溶接の自動化が可能となる。
【0083】
この肉盛りデータは、図９に示す制御部５９に記憶され、この制御部５９に記憶された肉盛りデータに基づいて肉盛り溶接が実施される。肉盛りデータに基づくため精密な肉盛り溶接がなされる。精密であるため、高価な高硬度材の無駄な使用が是正され、製造コストの適正化が図れる。
【産業上の利用可能性】
【0084】
本発明は、母材及びこの母材に局部的に設けられる硬化部からなるプレス金型を、製造する技術に好適である。
【符号の説明】
【0085】
１０…プレス金型、１１…母材、１１ａ…軟質弓断面部、１２…第１の面、１３…第２の面、１４…切断面、１５…肉盛り部、１６…余肉、１７…張出し部、２０…硬化部、２０Ａ…ある硬化部、２０Ｂ…隣の硬化部、２０Ｃ…島状硬化部、２１…硬質弓断面部、３１…第１中間品、３２…第２中間品、３３…第３中間品、３５…頂点、３６…直線状の稜線、３７…湾曲した稜線、３８…ワイヤ、３９…ワイヤフレーム、４１…第１変曲点、４２…第２変曲点、４３…結ぶ線（第１・第２変曲点を結ぶ線）、４５…ルールド面、４７…溝、５９…制御部、Ｔ…最大厚さ（軟質弓断面部の最大厚さ、兼硬質弓断面部の最大厚さ）。
【要約】
【課題】硬化部を備えるプレス金型において、個人差又は人為的な誤りが起こりにくい製造技術を提供する。
【解決手段】図３（ａ）にて、第１中間品３１を得る。この第１中間品３１は、軟質弓断面部１１ａを含んでいる。図３（ｂ）にて、軟質弓断面部１１ａを切除することで切断面１４を含む第２中間品３２を得る。図３（ｃ）にて、切断面１４に肉盛り部１５を形成する。図３（ｅ）にて、余肉（図３（ｃ）、符号１６）を切除することで、プレス金型１０を得る。
【選択図】図３
【解決手段】図３（ａ）にて、第１中間品３１を得る。この第１中間品３１は、軟質弓断面部１１ａを含んでいる。図３（ｂ）にて、軟質弓断面部１１ａを切除することで切断面１４を含む第２中間品３２を得る。図３（ｃ）にて、切断面１４に肉盛り部１５を形成する。図３（ｅ）にて、余肉（図３（ｃ）、符号１６）を切除することで、プレス金型１０を得る。
【選択図】図３
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】