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【発明の名称】 アンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法
【発明者】 【氏名】平 尾 隆 行

【氏名】高 山 康

【目的】 同一の成形装置により金型を交換することなく、アンダーカット部を備えた粉末成形体のアンダーカット部の上側および下側の密度および寸法を任意に設定することができる粉末成形体の成形方法を提供する。
【構成】 カムダイス3を突出させた状態のダイ孔1a,2a内に材料粉末Pを供給したのち、下パンチ5を上昇させ、次いで上ダイ1上の過剰な材料粉末Pを除去した状態で、下パンチ5をいったん下降させると共に、再度下パンチ5を上昇させることによってカムダイス3の上下に充填される材料粉末Pの量を調整したのち、上下パンチ4,5により材料粉末Pを加圧成形する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 材料粉末が充填されるダイ孔を有する上ダイと下ダイの間に、アンダーカット部の形状に対応するカムダイスを前記ダイ孔内に出没可能に備えると共に、上ダイおよび下ダイのダイ孔内にそれぞれ挿入される上パンチおよび下パンチを備えた粉末成形装置を用いてアンダーカット部を有する粉末成形体を成形するに際し、カムダイスを突出させた状態のダイ孔内に材料粉末を供給すると共に、下パンチをカムダイスに対してあらかじめ定められた第1の距離まで相対上昇させた状態で上ダイ上に残存する過剰の材料粉末を除去したのち、下パンチをいったん相対下降させたうえで、再度カムダイスに対してあらかじめ定められた第2の距離まで相対上昇させ、次いで上パンチおよび下パンチによりダイ孔内の材料粉末を加圧して成形することを特徴とするアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法。
【請求項2】 下ダイのダイ孔内に挿入される中空状のスリーブパンチと、該スリーブパンチの中空部に摺動自在に嵌挿されるコアパンチからなる下パンチを備えた粉末成形装置を用い、当該下パンチをカムダイスに対して相対下降させるに際して、前記スリーブパンチとコアパンチとを独立的に下降させることを特徴とする請求項1記載のアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法。
【発明の詳細な説明】【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、粉末冶金における圧粉体の成形や、熱硬化性樹脂の圧縮成形に利用される粉末成形体の成形方法に係わり、とくに加圧方向に対して垂直に位置するアンダーカット部を備えた粉末成形体の成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、上記のようなアンダーカット部を備えた粉末成形体を材料粉末から直接成形するには、例えば特開平6−39596号公報に記載された方法が適用されている。
【0003】すなわち、図5(a)ないし(d)は、上記公報に記載された方法による成形手順の概略を示すものであって、この方法に用いる金型成形装置は、ダイ孔1aおよび2aをそれぞれ備え、上下に分割された上ダイ1および下ダイ2と、これら上下のダイ1および2の間に配設され、ダイ孔1aおよび2a内に出没可能なカムダイス3,3と、上ダイ1および下ダイ2のダイ孔1aおよび2a内にそれぞれ挿入される上パンチ4および下パンチ5から構成されている。
【0004】このような構造の成形装置を用いて、アンダーカット部を有する粉末成形体を成形するには、まず、上ダイ1と下ダイ2の間から材料粉末が漏れたり、間に詰まったりすることがないように、図5(a)に示すように、カムダイス3,3を前進させた状態で、フィーダー6を上ダイ1の上に移動させてダイ孔1aおよび2a、すなわち成形空間内に材料粉末Pを供給する。 このとき、成形空間内に突出したカムダイス3,3が障害となって、カムダイス3,3の下側となるダイ孔2aには材料粉末Pが充填されにくいので、材料粉末Pを供給したのち、図5(b)に示すように、フィーダー6を上ダイ1の上に待機させたままの状態で、ダイ1,2に対して下パンチ5を相対的に上昇させる、いわゆるオーバーフィル動作を行い、カムダイス3の下側となるダイ孔2a内にも材料粉末Pが完全に充填されるようにする。
【0005】そして、フィーダー6を後退させて上ダイ1の上に残存する過剰の材料粉末Pを除去したのち、図5(c)に示すように、上ダイ4を上ダイ1のダイ孔1a内に挿嵌して材料粉末Pを加圧することにより、図5(d)に示すような粉末成形体Cが得られる。 最後に、カムダイス3,3を後退させることによって当該粉末成形体Cをダイ1,2から取り出すようにしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記した従来の成形方法においては、オーバーフィル後のカムダイス3と下パンチ5との距離、すなわち図5(b)に示す距離Hb を変化させることによってカムダイス3の下側の粉末充填量を調整することができるが、カムダイス3の上側の粉末充填量については、上ダイ1の寸法Ld によって決定されるため、カムダイス3の上側、すなわち粉末成形体Cのアンダーカット部より上の部分の寸法や密度を自由に調整することができず、寸法や密度の異なる成形体を得るには、成形体の二次加工あるいは金型の再製作が必要となるという問題点がある。 とくに、粉末成形体Cのアンダーカット部より上の部分の寸法が小さい場合には、上ダイ1の寸法Ld が小さくなり、金型製作に際して反りや歪みが発生しやすくなることから製造コストが増すばかりでなく、加圧成形時および成形体の抜き出し時にかかる応力によって、上ダイ1が変形したり、破損したりする可能性が高くなるという問題がある。
【0007】なお、図6(a)に示すように材料粉末Pを充填して上ダイ4を上ダイ1に挿嵌したのち、図6(b)に示すように、上パンチ4および下パンチ5を等量下降させることにより材料粉末Pを圧縮することなく移動させてから、図6(c)に示すように加圧するという方法が考えられなくもないが、この場合には、カムダイス3が材料粉末Pの移動の妨げとなり、成形体Cの密度がアンダーカット部の上部と下部とで密度が相違するという問題点があり、これらの問題点を解決することが従来のアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法における課題となっていた。
【0008】
【発明の目的】本発明は、従来のアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法における上記課題に着目してなされたものであって、カムダイスの上下位置における材料粉末の充填量をそれぞれ自由に調整することができ、金型を交換することなく同一の成形装置により、アンダーカット部を備えた粉末成形体のアンダーカット部の上側および下側の寸法および密度を任意に設定することができる粉末成形体の成形方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法は、材料粉末が充填されるダイ孔を有する上ダイと下ダイの間に、アンダーカット部の形状に対応するカムダイスを前記ダイ孔内に出没可能に備えると共に、上ダイおよび下ダイのダイ孔内にそれぞれ挿入される上パンチおよび下パンチを備えた粉末成形装置を用いてアンダーカット部を有する粉末成形体を成形するに際し、カムダイスを突出させた状態のダイ孔内に材料粉末を供給すると共に、下パンチをカムダイスに対してあらかじめ定められた第1の距離まで相対上昇させた状態で上ダイ上に残存する過剰の材料粉末を除去したのち、下パンチをいったん相対下降させたうえで、再度カムダイスに対してあらかじめ定められた第2の距離まで相対上昇させ、次いで上パンチおよび下パンチによりダイ孔内の材料粉末を加圧して成形する構成としたことを特徴としており、このようなアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。 また、本発明に係わるアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法の実施態様として請求項2に係わる成形方法においては、下ダイのダイ孔内に挿入される中空状のスリーブパンチと、該スリーブパンチの中空部に摺動自在に嵌挿されるコアパンチからなる下パンチを備えた粉末成形装置を用い、当該下パンチをカムダイスに対して相対下降させるに際して、前記スリーブパンチとコアパンチとを独立的に下降させるようにすることができる。
【0010】
【発明の作用】本発明に係わるアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法においては、カムダイスを突出させた状態のダイ孔内への材料粉末供給ののち、ダイに対して下パンチを相対的に上昇させるオーバーフィル操作を行い、次いで上ダイ上の過剰な材料粉末を除去した状態で、ダイに対して下パンチを相対的に下降させるアンダーフィル操作ののち、再度オーバーフィル操作を行うようにしている。 すなわち、当該成形方法においては、最初のオーバーフィル操作によって、ダイ孔内に棚上に突出したカムダイス直下に形成される材料粉末の未充填部分にも材料粉末が満たされ、上ダイ上の過剰な材料粉末を除去することによって成形に用いられる材料粉末の全量が決定されることになる。 そして、最終の製品形状によって決定される量のアンダーフィル操作によってカムダイス上側の材料粉末がカムダイス下側に円滑に移行し、次のオーバーフィル操作によって、アンダーフィル操作によりカムダイス直下に形成される材料粉末の空洞部分に適量の粉末が充填されることから、カムダイス上下における材料粉末の充填量の調整が自由なものとなり、粉末成形体のアンダーカット部の上側および下側の寸法および密度の設定が任意なものとなる。
【0011】本発明に係わるアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法の実施態様として請求項2に係わる成形方法においては、スリーブパンチとコアパンチからなる下パンチを使用し、アンダーフィルに際して、スリーブパンチとコアパンチとを独立的に下降させるようにしているので、アンダーフィル操作による材料粉末のカムダイス下側への移動量および成形時の加圧力の微調整が容易となり、粉末成形体のアンダーカット部下側の密度調整がより自由なものとなる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明する。
【0013】実施例1図1および図2は、本発明に係わるアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法の一実施例を示す工程図であって、当該成形方法に用いる金型成形装置は、図5および図6に示したものと基本的に変わるところはなく、上下に分割された円筒状の上ダイ1および下ダイ2と、上下ダイ1,2の間に水平方向に移動可能に配設され、上下ダイ1,2のダイ孔1a,2a内に出没するカムダイス3,3と、上ダイ1のダイ孔1a内に挿入される上パンチ4および下ダイ2のダイ孔2a内に挿入される下パンチ5から主に構成され、図示しないダイホルダに保持された上下ダイ1,2に対して、それぞれ図示しない駆動シリンダによってカムダイス3,3および上下パンチ4,5が水平および鉛直方向に作動するようになっている。
【0014】本発明に係わる粉末成形体の成形方法においては、まず、図1(a)に示すように、材料粉末Pが上ダイ1と下ダイ2の間の隙間から漏れたり、隙間に詰まったりしないように、カムダイス3,3を前進させてダイ孔1a,2a内に突出差せた状態において材料粉末Pの供給用フィーダ6を上ダイ1の上面まで移動させ、ダイ孔1a,2aによって形成される成形空間内に材料粉末Pを供給する。
【0015】次に、図1(b)に示すように、フィーダ6を上ダイ1の上に待機させたままの状態で下ダイ5をあらかじめ定められた第1の距離aまで上昇させ、カムダイス3,3の直下部分にも材料粉末Pを均一に充填させる(オーバーフィル操作)。
【0016】そして、図1(c)に示すように、フィーダ6を移動させ、上ダイ1の上に残存していた過剰の材料粉末Pを回収する。 以上の操作により加圧成形される材料粉末Pの量が決定される。
【0017】すなわち、カムダイス3と下パンチ5との距離をa、上ダイ1の寸法をLd 、カムダイス3の上側および下側の材料粉末Pの量が所望の充填量となるカムダイス3と上パンチ4および下パンチ5との距離をHu およびHb とすると(図2(b)参照)、Ld +a=Hu +Hb という関係式が成立する。 つまり、第1の距離aは、上記関係式に基づいて、所望するカムダイス3の上側および下側の充填量に相当する距離Hu およびHbの和からLd (金型成形装置について一定値)を減ずることによりあらかじめ求められる。
【0018】次いで、第1図(d)に示すように、下パンチ5を下降させるアンダーフィル操作によりカムダイス3と下パンチ5の距離をbとし、これによってカムダイス3の上側に充填された材料粉末Pの一部をカムダイス3の下側に移行させる。このとき、カムダイス3と下パンチ5との距離bは、カムダイス3の下側における所望の充填量に相当する距離Hb (あらかじめ定められた第2の距離)よりも大きな値が選択され、材料粉末Pは抵抗なくカムダイス3の下側に移動する。また、このとき、このbの値が大きい程カムダイス3の下側に流れる材料粉末Pの量が多くなり、したがって加圧成形後のカムダイス下側、つまり粉末成形体Cのアンダーカット部Uの下側部分(図2(d)参照)の密度が高くなる。
【0019】従って、このbの値は、最終成品形状(特にLb )を考慮して、Hb との関係において、カムダイス3の下側に適量の材料粉末Pが流入するような値をあらかじめ定めておく必要がある。
【0020】そして、図2(a)に示すように上ダイ1のダイ孔1a内に上パンチ4を挿入し、上パンチ4とカムダイス3との距離が所望の上側充填量に相当する距離Huとなるまで上パンチ4を下降させる。 このとき、供給された材料粉末Pのレベルは、図1(d)に示したアンダーフィル操作によって上ダイ1の上面から低下しており、上パンチ4が材料粉末Pが低下した状態のダイ孔1a内に挿入されることになるので、上パンチ4の挿入に際して材料粉末Pの飛散を避けることができ、材料歩留が向上し、材料コストの低減が可能になるという二次的効果が得られる。
【0021】続いて、図2(b)に示すように、上パンチ4を移動させることなく、下パンチ5を上昇させ、カムダイス3との距離が所望の下側充填量に相当する距離Hb、すなわちあらかじめ定められた第2の距離となるまでオーバーフィル操作を行う。 これによって、図1(d)に示したアンダーフィル操作に基づく材料粉末Pのカムダイス下側への移行に伴って、カムダイス3,3の直下部分に形成されていた材料粉末Pの未充填部分にも材料粉末Pが均一に充填される。
【0022】そして、この状態から、図2(c)に示すように、上下パンチ4および5を作動させ、成形空間内の材料粉末Pを加圧することにより所定の密度に圧縮成形し、成形された材料粉末Pをカムダイス3,3を後退させた状態で抜き出すことにより、図2(d)に示すようなアンダーカット部Uを備えた粉末成形体Cを得ることができる。
【0023】このように成形された粉末成形体Cは、前述のように、カムダイス3の上側および下側の材料粉末充填量がそれぞれ所望量となるように上下パンチ4および5との距離Hu およびHb が調整されているので、同一の金型成形装置を使用するにもかかわらず、アンダーカット部Uの上側および下側の密度と共に、上部および下部寸法Lu およびLb を任意に設定することができる。
【0024】実施例2図3および図4は、本発明に係わるアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法の他の実施例を示す工程図であって、当該実施例においては、同心状に配設されたスリーブパンチ5aとコアパンチ5bからなる下パンチ5を備えた金型成形装置を使用することにより、カムダイス3の下側、すなわち粉末成形体Cのアンダーカット部Uより下の部分の密度の微調整を行うようにしている。
【0025】すなわち、当該実施例に用いる成形装置は、前記実施例1に用いた装置と基本的に同様の構造を有し、上ダイ1,下ダイ2,3,上パンチ4および下パンチ5を備えており、下パンチ5は、中空円筒状をなし、下ダイ2のダイ孔2a内に挿入されるスリーブパンチ5aと、該スリーブパンチ5aの中空部内に摺動自在に嵌挿されるコアパンチ5bとから構成されている。
【0026】粉末成形体Cの成形に際して、図3(a)に示す粉末供給、図3(b)に示すオーバーフィル、図3(c)に示す過剰粉末の回収までは、下パンチ5のスリーブパンチ5aとコアパンチ5bとは一体的に作動し、前記実施例1と同様の操作が行われる。
【0027】そして、図3(d)に示すアンダーフィル操作において、下パンチ5のスリーブパンチ5aとコアパンチ5bとを独立的に作動させる。 このとき、カムダイス3とコアパンチ5bとの距離b2 に対してカムダイス3とスリーブパンチ5bとの距離b2 を大きく採る程、カムダイス3の下側、つまり粉末成形体Cのアンダーカット部Uより下の部分の密度を高くすることができ、成形体Cの密度の微調整が可能になる。
【0028】次に、図4(a)に示すように上ダイ1のダイ孔1a内に上パンチ4を挿入して、上パンチ4とカムダイス3との距離が所望の上側充填量に相当する距離Huとなるまで上パンチ4を下降させる。
【0029】そして、図4(b)に示すように、上パンチ4を移動させることなく、下パンチ5のスリーブパンチ5aおよびコアパンチ5bを上昇させ、カムダイス3とスリーブパンチ5aおよびコアパンチ5bとの距離がいずれも所望の下側充填量に相当する距離Hb となるまでオーバーフィル操作を行い、次いで図4(c)に示すように、上パンチ4と共に、スリーブパンチ5aとコアパンチ5bとを一体作動させることによって、成形空間内の材料粉末Pを加圧することによって、粉末成形体Cを得ることができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法は、上記構成、すなわちカムダイスを突出させた状態のダイ孔内に材料粉末を供給したのち、ダイスに対して下パンチを相対上昇させ、次いで上ダイ上の過剰な材料粉末を除去した状態で、下パンチをいったん相対下降させたうえで、再度下パンチを相対上昇させる構成としたものであるから、上ダイの寸法に関係なくカムダイスの上側に充填される材料粉末の量をも自由に調整することができ、これによってアンダーカット上部の厚さ寸法が極端に小さい場合でも、強度上必要なサイズの上ダイを用いることができ、目的とする粉末成形体のサイズごとにダイスを準備したり、成形後に二次加工を施したりすることなく、ひとつの成形装置から所望する密度およびサイズを備えたアンダーカット部付き粉末成形体を任意に成形することができるという極めて優れた効果がもたらされる。 また、アンダーフィル操作によって、上パンチ挿入時の材料粉末の飛散が解消され、材料粉末の歩留が向上し、材料コストの低減にも大きく寄与するという効果をも得ることができる。
【0031】さらに、本発明に係わるアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法の実施態様として請求項2に係わる成形方法においては、スリーブパンチとコアパンチからなる下パンチを使用し、アンダーフィルに際して、スリーブパンチとコアパンチとを独立的に下降させるようにしているので、アンダーフィル操作による材料粉末のカムダイス下側への移動量および成形時の加圧力の微調整が可能になり、粉末成形体のアンダーカット部下側の密度調整をより自由に行うことができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【出願人】 【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【出願日】 平成7年(1995)6月21日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】小塩 豊
【公開番号】 特開平9−1400
【公開日】 平成9年(1997)1月7日
【出願番号】 特願平7−154743