JPH01228623A - 金型の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は例えば金属板から打抜き品を打抜く金型の製
作方法に関する。

（従来の技術） 例えば鋼板をプレス加工するために、使用される金型と
してノックアウト（ｎｏｃｋ　ｏｕｔ　）形式のプレス
金型がある。この金型は第１１図に示されるように構成
されており、ベース体１の上面中央部に上下方向に軸心
を有するポンチバックアップ部２が設けられ、このポン
チバックアップ部２の上端にはポンチ３が設けられてい
る。そしてこのポンチ３の外側には略同−の高さの平面
を形成するストリッパ４が設けられこのストリッパ４の
下側はスプリング体５、・・・により上記ベース体１の
上面に支持されている。さらに、上記ポンチ３の上部に
は所定間隔をもってエジェクター６が設けられている。

このエジェクター６の外周側には同エジェクター６の下
面と同一の高さの下面を有するダイアが設けられている
。このダイアの上面部はダイバックアップ部７ａに結合
されており、上記エジェクター６はダイアに対しスライ
ドするようになっている。

そして、上記ポンチ３とダイアの間に例えば慣゛板材料
８を挿通して、上記ダイアおよびエジェクター６を降下
することで上記エジェクター６とポンチ３とで鋼板材料
８を挟んだ状態となり、さらに上記ダイアが上記エジェ
クター６に対してスライドして降下する。そして上記鋼
板材料８は上記ポンチ３とダイアとによりせん断される
ことで打扱き製品が製造される。

このように鋼板材料８等から製品を打抜くポンチ３およ
びダイア等はその切断用刃部の硬度を高める必要があり
、製造には材料からの切出し加工および仕上げ加工と、
刃部の熱処理等を要し多くの工程を必要とするものであ
った。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように一般的なプレス金型の金型の刃部部品は製
造に多くの工数を必要とするものであった。このため、
薄板状の鋼板をレーザ光により切断することで、鋼板か
ら刃部部品を切出すとともに、この切断時の入熱により
加熱急冷されこれにより焼入れされて金型の刃部として
利用できる刃部部品の製造方法があるが、このようにレ
ーザ光により切断および焼入れされた刃部部品は、薄板
であり、焼入れによって形成される硬化層も浅いので、
摩耗しやすく打抜く製品の精度も低下しやすいという事
情があった。

この発明は、上記事情に着目してなされたものであり、
鋼板材料にレーザ光を照射することで熱処理し、且つ切
断することにより、金型の刃部に別に硬化層を形成する
ことで、高寿命の金型の製作方法を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、鋼板に対してレーザ光を照射して製作すべ
き金型の輪郭部分に沿って所定幅をもった第１の硬化処
理層を形成し、この第１の硬化処理層に沿って上記製作
すべき金型部品側に隣接してレーザ光を照射し所定幅を
もった第２の硬化処理層を形成し、上記第１の硬化処理
層の幅方向の中心部を上記金型の輪郭部分に沿ってレー
ザ光を照射して金型刃部を形成するように切断する金型
の製作方法にある。

（作用） 硬化処理層を２重にしたので刃部近傍の靭性が増し金型
の寿命が向上した。

（実施例） 以下、この発明における一実施例を第１図乃至第１０図
を参照して説明する。はじめに第１図中に示される鋼板
材料８の鎖線Ａで示される金型９の輪郭部分に対して矢
印して示されるようにＣＯ２レーザ光を照射する。ここ
で、上記鋼板材料８は例えば３．２Ｍの板厚をもつ火炎
焼入れ鋼（ＳＫＳ−３）である。上述のように焦点はず
し方式でレーザ光を第４図中に示されるように照射すは
レーザ光であり集光レンズ２７を通過することにより、
焦点が外されて鋼板材料８に照射される。

また、レーザ光が照射される幅は例えば約４履であり、
この幅をもって製作しようとする金型刃部部品の輪郭部
分を焼入れすることで、鋼板材料８の表面から厚さ方向
に円弧状の断面を持つ第１の硬化処理層１０が形成され
る。

つづいて、第２図に示されるように上記鎖線Ａで示され
る金型９の輪郭部の内側に隣接される位置に、矢印して
示されるように焦点がはずされたレーザ光を照射して上
記第１の硬化処理層１０と同様の第２の硬化処理層１１
を形成する。これにより硬化処理層１０．１１の幅は例
えば約４ｍとなり、上記第１および第２の硬化処理層１
０１１１はその深さが約０．５ｍで、硬度（Ｖ　１ｃｋ
ｅｒｓＨａｒｄｎｅｓｓ　）は最大Ｈｖ７００〜Ｒ小Ｈ
ｖ４００を得ることができる。

つぎに、第３図に示されるように上記輪郭部に対応する
部分にフォーカス状態のレーザ光を矢印りで示されるよ
うに照射することにより切断する。

ここで、切断部は例えば上記第１の硬化処理層１０の幅
方向の中央部である。このようにして切断された切断縁
１２の面粗さはＲＺ（十点平均粗さ）８．６μｍを得る
ことができる。

以上のような工程により製作された金型９を使用して例
えばノックアウト方式のプレス金型を製造し第１０図に
示されるような形状のプレス加工品１２を約７０００個
打痕き加工したところ、打扱かれた製品はかえり高さ３
０μｍ、そり０．１Ｍの高品質を得ることができた。こ
こでプレス加工品１２の各部の寸法は図中に示される寸
法Ｂが２０＋ｍ、寸法Ｃが６０　Ｍ　、寸法りが１０＃
ｌｌ１１、寸法Ｅが１５Ｈｎ１そして角度Ｆが６０°で
形成されている。

なお、上記金型９は第１の硬化処理層１ｏおよび第２の
硬化！２！１理層１１の重なり部分近傍２６の硬度低下
があるが、この重なり部分近傍２６の幅は約０．０５−
であり約４０％の硬度低下を生じている。ここで上記型
なり部分近傍２６は第２の硬化処理層１１の円弧形状の
第１の硬化処理層１０側に位置している。しかしながら
上述のごとく約７０００個の打抜きを行なった際に得ら
れたプレス加工品１２の高品質から判断してこの重なり
部分近傍２６の硬度の低下は無視できるものである。

以下、鋼板材料８に対して焦点はずし状態の所定照射面
積を有するし〜ザ光を照射することで、得られる所定幅
で連続する硬化処理層１０．１１は鋼板材料８の靭性を
向上する効果をもつことを確認するために、後述するよ
うな条件の異なる複数の試験片を製作し、シャルピー衝
撃試験を行なった。

まず、試験片は第５図に示されるように略矩形板状に形
成し、長手方向の寸法Ｇを６０Ｍ、幅方向の寸法Ｈを２
０１１１１１、厚さが３＃ＩＩｌ、そして長手方向の中
央部には幅方向に亘って深さ０．５ｍ、挟み角９０°の
ノツチ１３が形成されている。

このように形成された試験片１４に対し、その金縁に亘
って上述の如くレーザ光を照射し、第１および第２の硬
化処理層１０，１１を形成し、さらに上記第１の硬化処
理層１０の幅方向の中央部をレーザ光により切断するこ
とにより第６図に示されるように硬質部１５が金縁に亘
って形成された第１の試験片１６を製作した。

また、この第１の試験片１６と同様に形成し、さらに第
７図に示されるように幅方向の中央部に長手方向に亘っ
て硬質部１７を形成することで第２の試験片１８を製作
した。ここで上記硬質部１７は焦点はずし状態のレーザ
光を照射することで形成されている。

さらに、第１の試験片１６同様に縁部に硬質部１５を形
成し、第８図に示されるように幅方向に等間隔をもって
長手方向に亘って２本の硬質部１つ、２０を形成した第
３の試験片２１を製作した。

さらに、第１の試験片１６同様に形成したのち第９図に
示されるように幅方向に等間隔を持って長手方向に亘る
帯状の３本の硬質部２２．２３．２４を形成することで
第４の試験片２５を製作した。

以上のように製作した４つの試験片１６．１８．２１．
２５に対してそれぞれシャルピー衝撃試験を行なった。

その結果を第１表に示す。

第　　１　　表 第１表に示すように第１乃至第４の試験片１６．１８．
２１．２５は同一重量の振子を同一の持上げ角度２０”
で試験を行なったところ、撮り上り角度は硬化処理層に
よって形成された硬質部の数が増加するにともない低減
し衝撃値が向上することが確認された。

上述のように焦点がはずされた所定の照射面積を有する
レーザ光の照射により硬化処理層を形成することで鋼板
材料８の靭性を向上することができることから、上記金
型９に対しても同様の硬質部を形成することでさらに耐
衝撃性の高いものにすることができる。

そして、従来は薄板３．２ｍの鋼板では剛性が低いため
金型として不適当であり、あらかじめ熱処理されている
剛性の高い６〜８ｍの板厚を有するＳ　Ｋ　Ｓ−３相当
の鋼板から単にレーザ切断することで形成した金型を使
用せざるを得なかったが、板厚が大きいためその刃部の
表面が粗くなり、微視的に見ると鋸状の刃部を形成して
しまうため高品質の打抜き製品を得ることができなかっ
た。また、硬度も不充分なため摩耗も速いものであった
が、上述の方法で製作された薄板状の金型９は上述のよ
うな弊害を解決して、高品質の打抜き製品を製作できる
とともに耐摩耗性が高く寿命が長い金型を製作できる。

さらに、レーザ切断のパターンの限界角度は６ｍ＋の板
厚で約３０°であり、３履の板厚で約５゛である。つま
り、上記一実施例に示される方法で製作すると金型９を
約３ｍの薄板鋼板で形成できるので、レーザ切断の形状
の自由度が増し、従来においては形状が？！雑で製作す
るのが困難であり、製作しても高価になっていた金型を
容易で且つ安価に製作することができる。

なお、上記一実施例では第１の硬化処理１１０を形成し
た後にこの第１の硬化処理層１０に隣接するように第２
の硬化処理層１１を形成し、上記第１の硬化処理層１０
の幅方向の中央部を切断しているが、これにのみ限定さ
れず、第２の硬化処理層１１をまず形成し、その後筒１
の硬化処理層１０を形成し、この第１の硬化処理層１０
の中央部を切断しても製作された金型９は上記一実施例
と同様の効果を得ることができる。また、焦点はすしの
ビームで硬化処理を行なったが、集光したビームを所定
幅で走査して行なってもよい。

〔発明の効果〕

耐摩耗性、靭性に優れた金型の刃部部品をレーザで容易
に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１１図はこの発明における一実施例であり
、第１図乃至第３図は実施例の金型刃部部品を製作する
各工程を示す側断面図、第４図はレーザ光が焦点はずし
状態で鋼板に照射される状態を示す側断面図、第５図は
シャルピー衝撃試験に使用する試験片を示す正面図、第
６図乃至第９図は焦点はずし状態のレーザ光により形成
された帯状の硬化処理層をそれぞれ異なる数で設けた試
験片を示す斜視図、第１０図は金型を使用したノックア
ウト方式のプレス金型で製作した製品の一例を示す平面
図、第１１図は一般的なノックアウト方式のプレス金型
の側断面図である。 ８・・・鋼板材料、９・・・金型部品、１０・・・第１
の硬化処理層、１１・・・第２の硬化処理層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 焼入れ可能な鋼板に対して製作すべき金型の輪郭部分に
   沿って所定の照射面積を有するレーザ光を照射し所定幅
   をもつた第１の硬化処理層を形成するとともに、この第
   １の硬化処理層に沿って上記製作すべき金型側に隣接し
   てレーザ光を照射し所定幅をもつた第２の硬化処理層を
   形成し、上記第１の硬化処理層の幅方向の中心部を上記
   金型の輪郭部分に沿ってレーザ光で切断し、この切断縁
   で金型刃部を形成することを特徴とする金型の製作方法
   。