JP2001009563A - 金属成形金型およびその製法ならびに金属成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メッシュおよび／またはリブを有する成形品
が、ショートショットを起こすことなく一体成形でき、
また、確実に金型から成形品を離型できる金属成形金型
およびその製法、ならびに細い溝を有する成形金型に短
時間で確実に溶融金属注入を行うことができる金属成形
方法、溶融金属を注入、固化後、成形品を簡単、かつ、
確実に金型から離型させることができる金属成形方法を
提供する。 【解決手段】 金型のメッシュおよび／またはリブ部分
が通気性部材の入れ子２１により形成されると共に、メ
ッシュおよび／またはリブのための凹溝が前記通気性部
材からなる入れ子２１に形成され、凹部２２、２３が形
成されない部分の通気性部材２１の表面２１ａが目潰し
され、溶融金属注入前に金型内を減圧状態にし、溶融金
属の固化後にエアーを吹き付けて成形品を吹き出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、金型のキャビティ
内に溶融金属を射出し、金属の成形品を形成する金属成
形金型およびその製法ならびにその金型を用いて成形品
を製造する金属成形方法に関する。さらに詳しくは、一
部にメッシュの網目構成部や深い補強リブを有するよう
な成形品を射出成形により製造することができるような
金属成形金型、その製法およびそれを用いた金属成形方
法に関する。

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ（以下パ
ソコンと云う。）の需要が増え、それも小型のハンディ
タイプノート型パソコンの需要が急速に伸びている。こ
のような小型のパソコンに使用される、主要部品を支え
る構造体は、樹脂材料では強度的に弱く、強度的に強い
材料が望まれている。そのために金属の鋳造品の使用が
考えられるが、一般的に金属は、樹脂に比較して重量が
重く、ハンディタイプとしては不向きである。しかし、
近年、比重の軽い、強度的にも強い、アルミニュームや
マグネシュームなどの金属材料で、射出成形法により、
金属射出成形金型を用いて、これらの金属の射出成形品
が頻繁に使われるようになった。また、樹脂材料の、再
生プラスチックの品質はバージン材に比べて低いが、金
属であれば、材料リサイクル可能率をある程度高めるこ
とが可能で、金属材料は、環境にやさしい材料として見
直されている。前記パソコンの構造体には、例えば図５
および図６に示されるようなメッシュ（網目構成部）５
１を有する本体基部５０がある。本体基部５０は、メッ
シュ５１やメッシュ５１が接続した本体平坦部５２や、
本体平坦部５２に垂直に突設した補強リブ５３より構成
されている。しかし、メッシュ５１や補強リブ５３を射
出成形により成形するには、金型に形成された細い溝内
に金属を注入しなければならない。しかし、その溝内に
金型内のエアーや溶融金属から発生するガスが残留しや
すく完全に溝内に金属が充填されず、ショートショット
と呼ばれる金属切れ部が生じること、また、メッシュ５
１や補強リブ５３は、金型内部に成形品が進入している
ため金型から成形品を離型する場合にエジクタピンで押
し出すことができず、成形品を金型から離脱しにくく、
リブの一部が金型の溝内に残存してしまうこと、などの
ため、射出成形により一体的に製造することが困難とな
っている。一方、近年金型材料として通気性部材が開発
され、このようなメッシュ５１や補強リブ５３などの細
長い構造部分の金型材料として使用することにより、そ
の通気性部材を介して空洞内のエアーや発生するガスが
逃げるため、細長い溝内に充分に溶融金属を充填するこ
とができ、ショートショットなどのない金属成形品が得
られるようになり、メッシュや補強リブなどを有する一
体金属成形品が開発されるようになってきている。

【発明が解決しようとする課題】前述のように、通気性
部材をメッシュや補強リブの金型部に使用することによ
り、空洞内のエアーや発生するガスを逃がすことができ
るが、通気性部材の空孔部は非常に小さく、しかも連続
した通路ではなく非常に通風抵抗が大きい。そのため、
溶融金属の充填圧力によるだけでは、エアーやガスの逃
げが非常に遅く、完全に溶融金属が充填されるのに時間
がかかるという問題がある。さらに、細かいメッシュや
細長い補強リブの先端部にエジェクタピンを設けること
はできず、細い溝内に充填される金属を金型から分離さ
せることは容易ではない。そのため、成形品の離型時に
リブの先端部分が破れて一部の成形金属が溝内に残留し
てしまうという問題がある。溝内に部分的に成形金属が
残留すると、そのときの成形品が不良品になるだけでな
く、成形金型内に残留した金属をきれいに除去しなけれ
ばつぎの成形を行うことができないが、その残留した金
属を除去して金型をきれいにすることが大変であるとい
う問題もある。本発明は、このような問題を解決するた
めになされたもので、細いリブやメッシュ部を有する製
品でも、メッシュやリブ切れが生じることがなく一体成
形することができ、また、確実に金型から成形品を分離
し得る金属成形金型およびその製法を提供することを目
的とする。本発明の他の目的は、細かいメッシュや細い
補強リブを形成するための細い溝を有する成形金型に短
時間で確実に溶融金属注入を行うことができる金属成形
方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的
は、金属を注入して固化した成形品を簡単、かつ、確実
に金型から離脱させることができる金属成形方法を提供
することにある。

【課題を解決するための手段】本発明の金属成形金型
は、溶融金属材料を注入して、メッシュおよび／または
リブを一部に有する金属成形品を一体成形する金属成形
金型であって、前記メッシュおよび／またはリブを形成
する金型の部分が通気性部材により形成されると共に、
前記メッシュの網目構成部および／またはリブのための
凹部が前記通気性部材に形成され、前記凹部が形成され
ない部分の前記通気性部材の表面が目潰しされている。
ここにリブとは、成形品の肉厚を厚くしないで剛性や強
度を持たせ、また広い平面部のソリを防ぐために用いる
補強部分をいい、金型においては溝部が細長く刻設され
た状態のものをいう。また、リブは、板状に広がった平
面や、メッシュなどの平面のソリを防ぐために適宜板状
の途中や、網目の外周部に設けられる。この構造にする
ことにより、通気性部材を介してたとえば真空ポンプな
どにより吸引したり、減圧状態に保持することにより、
効率良くメッシュの網目構成部および／またはリブを形
成する金型の溝内に溶融金属を注入することができる。
また、溶融金属注入を完了し、固化した後に圧搾空気を
吹き付けることにより、メッシュの穴部（金型の凹部が
形成されない平坦部）および／またはリブの付け根の平
坦部には空気が抜けないで、凹溝内のみに圧搾空気が吹
き付けられ、メッシュおよび／またはリブが吹き出さ
れ、成形品を金型から簡単に離脱させることができる。
前記通気性部材に接して通気路が形成され、該通気路に
吸引ポンプまたは圧搾空気を接続し得る構造にされてい
ることにより、溶融金属を注入する空洞部を積極的に減
圧状態にして溶融金属を注入することができるため好ま
しい。本発明の金属成形金型の製法は、溶融金属材料を
注入して、メッシュおよび／またはリブを一部に有する
金属成形品を一体成形する金属成形金型の製法であっ
て、前記メッシュおよび／またはリブ部を形成する金型
の部分に、通気性部材の表面を目潰し加工した後に前記
メッシュの網目構成部および／またはリブのための凹部
を目潰ししない加工により刻設して入れ子を形成し、該
入れ子を本体金型に嵌め合わせるものである。目潰し加
工とは、例えば機械加工や、ラッピングや、表面メッキ
などの加工を意味する。目潰し加工を表面に施すことに
より、通気性の気孔が目潰しされ、通気性のルートが凹
部内のみに形成され、真空吸引による溶融金属充填およ
び圧搾空気による成形品の吹出しを凹部に集中させるこ
とができる金型を容易に製造することができる。本発明
の金属成形方法は、溶融金属材料を注入して、メッシュ
および／またはリブを一部に有する金属成形品を一体成
形する金属成形方法であって、前記メッシュおよび／ま
たはリブを形成する金型の部分が通気性部材により形成
されると共に、前記メッシュの網目構成部および／また
はリブのための凹部が形成されない部分の前記通気性部
材の表面が目潰しされた金属成形金型を用い、前記通気
性部材を介して前記凹部内を減圧状態とし、その状態で
溶融金属を注入することを特徴とする。ここに減圧状態
とは、例えば真空ポンプなどにより真空吸引した後に通
気路を閉鎖して密閉状態にしたり、溶融金属注入中に真
空ポンプなどにより吸引している状態を意味する。前記
溶融金属材料を注入した後に、成形金型を固定側と移動
側に分離し、ついで圧搾空気を前記通気性部材を介して
金属成形品に吹き付けることにより、メッシュの孔部
（金型の平坦部）やリブ付け根の平坦部には空気が漏れ
ず、細い凹溝に充填された成形金属のみに圧搾空気によ
る圧力がかかり、成形品を容易に金型から離脱させるこ
とができるため好ましい。この圧搾空気を吹き込む方法
は、前述の減圧状態で溶融金属を注入しない場合でも成
形品の離脱に非常に効果がある。

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の金属成形金型、その製法、およびその金型を用いた
金属成形方法について説明をする。本発明の金属成形金
型は、図１にメッシュおよび／またはリブを一部に有す
る金属成形品を一体成形するための金型のメッシュおよ
び／またはリブを形成する部分の、固定側金型１と移動
側金型２とを分離して成形品３を金型から離脱した状態
の断面説明図が示されるように、金型のメッシュおよび
／またはリブ部分が通気性部材の入れ子２１により形成
されると共に、メッシュの網目構成部５１のための凹溝
２２および補強リブ５３のための凹溝２３からなる凹部
が前記通気性部材からなる入れ子２１に形成され、凹部
２２、２３が形成されない部分の通気性部材２１の表面
２１ａが目潰しされている。すなわち、成形金型は、固
定側金型１と移動側金型２とからなっており、移動側金
型２のメッシュ形成部には本体金型２５に入れ子２１が
嵌め込まれ、固定側金型１の対応する部分も入れ子１１
が本体金型１５に嵌め込まれる構造になっている。そし
て、メッシュの網目構成部３２とする凹溝２２および補
強リブ３３とする凹溝２３が形成される入れ子２１は通
気性部材により形成されている。固定側金型１には、溶
融金属注入用のゲート１２が形成されており、移動側金
型２と接触して凹部２２、２３であるキャビティを気密
に保持できるようにＯリング１６が周囲に設けられてい
る。通気性部材は、たとえば新東工業（株）製、商品名
ポーセラックスIIなどの微細な連結空孔を有し充分に通
排気をすることができると共に、金型材料として使用す
るに十分な機械的性質（強さ、固さなど）を有する材料
が用いられる。そして、本発明では、この通気性部材に
形成される凹部２２、２３の内表面は通気性の空孔が露
出するように加工されており、凹部２２、２３が形成さ
れないパート面となる表面（平坦面）２１ａは目潰しさ
れて通気性がなくなるように形成されている。このよう
な入れ子２１を製造するには、たとえばつぎのように行
う。板状体の通気性部材の表面をフライス加工などの機
械加工により研削する。このような機械加工を施すこと
により、表面が目潰しされて空孔が閉塞される。その
後、たとえば放電加工などにより凹部２２、２３を形成
する。放電加工ではバリは殆ど出ず、目潰しされない
で、その凹部２２、２３内に露出する内表面には空孔が
露出し、通気性が維持される。すなわち、凹部２２、２
３が形成されない表面（パート面）２１ａは目潰しされ
て、凹部２２、２３の内表面は通気性を有する入れ子２
１が形成される。この入れ子２１を移動側金型の本体金
型２５に圧入することにより本発明の移動側金型２が形
成される。通気性部材の表面２１ａを目潰しする方法
は、前述のような機械加工でなくても、ラッピングやメ
ッキを施してもよい。表面を目潰ししてから、凹部２
２、２３の加工を施せばよいため、目潰しの方法はそれ
程制約を受けず、要は余り深く目潰ししないで、表面の
みの空孔を閉塞できればよい。また、凹部２２、２３内
の空孔を潰さない加工は、前述の放電加工のほかに、ワ
イヤ放電加工、エッチング加工、レーザー加工などの方
法によっても行うことができる。図１に示される例で
は、移動側本体金型２５内に通気路２６が形成されてお
り、その一端は前述の通気性部材からなる入れ子２１と
接触しており、他端側には、バルブ２７を介して図示し
ない真空ポンプが接続されたり、圧搾空気を吹き込める
ように切替え可能となっている。つぎに、この成形金型
を用いて金属成形をする方法について説明をする。ま
ず、図２に示されるように、固定側金型１と移動側金型
２とが分離された金型の開放状態にある。この状態で
は、通気路２６のバルブ２７は開放状態になっている。
つぎに図３に示されるように、移動側金型２を固定側金
型１と接合させる。この際、Ｏリング１６により凹部２
２、２３が気密に保たれる。そして、図示しない真空ポ
ンプにより真空吸引することにより、通気路２６が排気
され、さらに通気性部材である入れ子２１内およびその
表面側に形成された凹溝２２、２３である空洞（凹部）
内も排気されて減圧（真空）状態になる。この凹部２
２、２３内が充分に排気されて減圧（真空）状態になっ
たときにバルブ２７を閉じる。両金型１、２により挟ま
れた凹部２２、２３内は、通気路２６およびゲート１２
と繋がっているだけで、ゲート１２側は射出成形機の、
溶解金属で満たされたスクリューシリンダに繋がってい
るので密閉状態であり、通気路２６はバルブ２７により
閉塞されているため、減圧された真空状態を維持する。
つぎに、図４に示されるように、減圧状態の金型内にゲ
ート１２を介して溶融金属を注入する。このとき、通気
路２６に接続されたバルブ２７は閉じられたままで、前
述のように真空状態が保たれている。そのため、注入さ
れた樹脂は、勢いよく凹部２２、２３内に流れ込むと共
に、溶融状態の金属から発生するガスは通気性部材であ
る入れ子２１の空孔部を経て減圧状態の通気路２６に追
いやられ、凹部２２、２３内に完全に溶融金属が注入さ
れる。溶融金属の注入が完了すると、成形金型が冷却さ
れ、金属が固化して所望の成形体となる。金属が固化す
ると、金型が開かれると共に、バルブ２７が開かれ、通
気路２６を圧搾空気と接続して金型内に圧搾空気を吹き
込む。すなわち、圧搾空気は、開かれたバルブ２７か
ら、通気路２６、通気性部材２１をそれぞれ経て凹部２
２、２３内の固化した成形金属体に吹き付けられる。そ
の結果、細くて軽いメッシュ部は圧搾空気の圧力により
上に押し出される。すなわち、成形品が金型から容易に
離脱する。この状態が図１に示される状態である。その
後、最初に戻って同様の製造工程が繰り返される。前述
の例では、溶融金属を注入する際にバルブを閉じて真空
ポンプを働かせていなかったが、気密状態が充分でなか
ったり、ガスの発生が多いような場合には、バルブを開
いて真空ポンプを働かせ、真空状態を維持しながら溶融
金属を注入してもよい。通気性部材は、空気などは通過
させるものの、溶融金属などの金属は真空吸引していて
も入り込むことはない。しかし、吸引力があまり強いと
空孔の表面が閉塞されやすくなるため、前述のように最
初に真空ポンプにより減圧状態にしてその状態でバルブ
を閉じることにより、吸引し過ぎないで早く溶融金属を
注入することができる。本発明の金型を用いることによ
り、通気性部材によりエアーや発生ガスを逃がすのみで
はなく、通気性部材に接続した通気路を介して減圧状態
とし、積極的に溶融金属を吸い込める状態にしているた
め、短時間で確実に溶融金属を細いメッシュの凹部など
に注入することができる。さらに、その通気路を介して
エアーを成形品に吹き付けることができ、しかも、成形
品のない部分にはエアーが漏れないように通気性部材の
表面が目潰しされているため、効率よく細いメッシュ部
分の成形金属にエアーを吹き付けることができる。その
結果、破損しやすい細いメッシュを射出成形により形成
しても、容易に金型から離脱することができる。さら
に、本発明によれば、注入した溶融金属が固化した後に
エアーを吹き付けて成形品を吹き出しているため、成形
品の一部が切れて部品歩留りを低下させないだけでな
く、溝内に残存する金属を取り除く必要はなく、また、
エアーを吹き付けることにより、通気性部材の空孔に入
った小さいごみなどを吹き飛ばすことができ、常に通気
性部材の空孔を清浄に維持することができる。その結
果、特別の管理をしなくても信頼性よく成形金型を管理
することができる。さらに、凹部が形成されない平坦部
（パート面）は目潰しされているため、その面から発生
したガスなどが通気性部材に吸引されることがなく、異
物が付着しにくい。その結果、平坦面を常に清浄に保持
することができ、パート面として重要な面を精密な平坦
面として保持することができる。また、溶融金属として
は、比較的低融点の金属が好ましいが、アルミニュー
ム、マグネシューム、亜鉛、ビスマスなどが考えられ、
またこれらの何れかを基とする合金も考えられる。

【発明の効果】本発明によれば、メッシュおよび／また
はリブなどの非常に細く細かい部分を有する部品でも射
出成形による一体成形を行うことができ、非常に短時間
で、しかもローコストで製造することができる。しか
も、減圧状態で溶融金属を注入することにより、溶融金
属注入が早くなり、ショットのタイムが短くなってさら
にコストダウンに寄与する。さらに、溶融金属注入のた
めの真空吸引と成形品を離型するためのエアーの吹き付
けとを交互に行うことにより、通気性部材の空孔を清浄
に維持することができ、金型管理が容易であると共に品
質の安定した成形品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属成形金型の一実施形態の分解断面
説明図である。

【図２】図１の金型により成形品を製造する工程の説明
図である。

【図３】図１の金型により成形品を製造する工程の説明
図である。

【図４】図１の金型により成形品を製造する工程の説明
図である。

【図５】メッシュおよび／またはリブを有する金属成形
品の一例の斜視説明図である。

【図６】図５に示すメッシュおよび／またはリブの断面
形状を表すＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

１ 固定側金型 ２ 移動側金型 ３ 成形品 ２１ 入れ子（通気性部材） ２１ａ 通気性部材の表面 ２２ 凹部 ２３ 凹部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属材料を注入して、メッシュおよ
   び／またはリブを一部に有する金属成形品を一体成形す
   る金属成形金型であって、前記メッシュおよび／または
   リブを形成する金型の部分が通気性部材により形成され
   ると共に、前記メッシュの網目構成部および／またはリ
   ブのための凹部が前記通気性部材に形成され、前記凹部
   が形成されない部分の前記通気性部材の表面が目潰しさ
   れてなる金属成形金型。
2. 【請求項２】 前記通気性部材に接して通気路が形成さ
   れ、該通気路に吸引ポンプまたは圧搾空気が接続され得
   る構造の請求項１記載の金属成形金型。
3. 【請求項３】 溶融金属材料を注入して、メッシュおよ
   び／またはリブを一部に有する金属成形品を一体成形す
   る金属成形金型の製法であって、前記メッシュおよび／
   またはリブを形成する金型の部分に、通気性部材の表面
   を目潰し加工した後に前記メッシュの網目構成部および
   ／またはリブのための凹部を目潰ししない加工により刻
   設して入れ子を形成し、該入れ子を本体金型に嵌め込む
   ことを特徴とする金属成形金型の製法。
4. 【請求項４】 溶融金属材料を注入して、メッシュおよ
   び／またはリブを一部に有する金属成形品を一体成形す
   る金属成形方法であって、前記メッシュおよび／または
   リブを形成する金型の部分が通気性部材により形成され
   ると共に、前記メッシュの網目構成部および／またはリ
   ブのための凹部が形成されない部分の前記通気性部材の
   表面が目潰しされた金属成形金型を用い、前記通気性部
   材を介して前記凹部内を減圧状態とし、その状態で溶融
   金属を注入することを特徴とする金属成形方法。
5. 【請求項５】 前記溶融金属材料を注入した後に、成形
   金型を固定側と移動側に分離し、ついで圧搾空気を前記
   通気性部材を介して成形品に吹き付ける請求項４記載の
   成形方法。
6. 【請求項６】 溶融金属材料を注入して、メッシュおよ
   び／またはリブを一部に有する金属成形品を一体成形す
   る金属成形方法であって、前記メッシュおよび／または
   リブを形成する金型の部分が通気性部材により形成され
   ると共に、前記メッシュの網目構成部および／またはリ
   ブのための凹部が形成されない部分の前記通気性部材の
   表面が目潰しされた金属成形金型を用い、溶融金属を注
   入して固化した後に圧搾空気を前記通気性部材を介して
   金属成形品に吹き付けることを特徴とする金属成形方
   法。