JP2004122536A - 金型および金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形品にバリを発生させることなく比較的大型の成形品であっても容易に成形することができる構造の金型を提供する。
【解決手段】本発明の金型は、湾曲部１ｃや壁部１ｄが形成された金型本体１と、凸部２ａ，２ｂを構成する所定形状の入れ子２とに分割して構成されてなるもので、金型本体１には入れ子２が圧入されることにより締まりばめされる圧入部１０が形成されており、この圧入部１０に入れ子２が圧入されて接合されると共に、金型本体１と入れ子２との間の分割線３が肉盛により閉塞されてなるものである。さらに、金型本体１の圧入部１０と入れ子２とが部分的に接触するよう成形されており、金型本体１の圧入部１０に対して入れ子２が所定の締め代で締まりばめされてなる。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型および金型の製造方法に関し、さらに詳しくは、射出成形、鍛造、ダイカスト、あるいはプレスなどに使用される金型および金型の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金型を製造するには、一般に、おおよその形状を有するブロックを切削することにより略所定形状のキャビティ面が成形される。そして、ブロックの略所定形状に成形されたキャビティ面は、研削加工や放電加工などにより所定形状に仕上げ加工が行われる。
【０００３】
例えば自動車のバンパやインスツルメントパネル（インパネ）などのように比較的深さを有する樹脂製品を成形するための金型を切削により製造する場合には、金型となるブロックの表面から切削工具を相対的に比較的深く侵入させなければならない。さらに、例えば図１に参照されるように、バンパを成形する金型の場合にはターンランプやグリルを成形する部分２ａ，２ｂなどのように、金型のキャビティ面の底から突出するように形成される部分（凸部）を有する場合もある。また、キャビティ面の底から連続して湾曲するように成形されるバンパの両端角部の内側の湾曲部１ｃや、この湾曲部１ｃからさらに連続して側面に立ち上る壁部１ｄなど、成形する製品の形状に応じた形状の金型を製造する必要がある場合もある。
【０００４】
また、金型のなかには、キャビティを構成する部分を分割するように、金型本体と入れ子とに分割して構成することも知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１２７２０７号公報
【０００６】
特許文献１の段落番号０００９には、「金型に入れ子嵌合部が形成されており、この入れ子嵌合部に入れ子が嵌合されていること」、および、「入れ子はボルト部材により金型に締結されて型締時の位置ズレや型開き時の脱落等が防止されていること」などが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブロックを切削することにより特に比較的深さを有する金型を製造する場合にあっては、切削工具を駆動するための主軸がブロックに接触しないように、全長が比較的長い切削工具を使用する必要がある。このように比較的全長が長い切削工具を使用する場合には特に、その剛性が低下するため、切削送りを低く設定しなければならず、加工時間がかかるなどの問題があった。
また、バンパを成形するための金型のように、比較的深さを有し、且つ、凸部２ａ，２ｂを有する形状や湾曲部１ｃ、壁部１ｄを有する形状などの金型を、ブロックを切削することにより製造する場合には、切削工具をブロックに対して侵入させることが困難であるという問題があった。
そして、比較的深さを有する形状や、凸部２ａ，２ｂ、湾曲部１ｃ、壁部１ｄなどを有する形状のように、切削工具をブロックに対して進入させるのが困難な形状の金型を成形する場合には、比較的短い切削工具を使用して主軸をブロックの加工部位に接触させることなく侵入させるためには、加工部位と主軸を相対的に傾ける必要があり、そのために多機能な設備が必要となってコストがかかるという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献１に記載されているように、金型の入れ子嵌合部に入れ子を嵌合してボルトにより締結する従来の技術にあっては、型締時の位置ズレや型開き時の脱落等が防止されたとしても、射出成形金型の場合、成形材料の射出・充填圧力など成形時の圧力によって入れ子に位置ズレが発生して成形品の寸法精度を向上させることができず、また、金型の入れ子嵌合部と入れ子との間には嵌め合いのためにキャビティに面して開口する溝が形成されていることから、成形品にバリが生じるなどの問題があった。このような問題は、射出成形金型だけでなく、鍛造やプレスなど他の目的に使用される金型にも同様に発生する。
【０００９】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、成形品にバリを発生させることなく比較的大型の成形品であっても容易に成形することができる構造の金型を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、比較的大型であっても容易に金型を製造することができる方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の金型に係る発明は、上記目的を達成するため、金型本体と入れ子とに分割して構成され、入れ子が金型本体に対して締まりばめにより接合され、且つ、金型本体と入れ子との分割線が閉塞されてなることを特徴とするものである。
また、請求項２の金型の製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、金型本体と入れ子とに分割して成形し、金型本体に対して入れ子を締まりばめにより接合し、金型本体と入れ子との分割線を閉塞することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１の発明では、比較的大型であったり深さを有する金型であっても、金型本体と入れ子とが分割して構成されているために個別に容易に成形される。そして、分割して成形された金型本体に対して入れ子が圧入などの締まりばめにより強固に接合されているため、成形圧力などによってずれることがない。なお、金型本体に対する入れ子の締まりばめは、金型本体と入れ子の接触面積が大きいと締まりばめにより接合することが困難となる。そのため、金型本体と入れ子とが部分的に接触した状態で所定の締め代で締まりばめされるように形成されていることが望ましい。さらに、金型本体と入れ子との間の分割線が肉盛などによって閉塞されているため、所定の形状のキャビティが形成されてバリを発生させることなく良好な成形品が成形される。
請求項２の発明では、金型本体と入れ子とに分割して個別に成形することにより、比較的大型であったり、深さを有する金型を製造する場合でも、金型本体と入れ子とがそれぞれ容易に成形される。そして、分割して成形された金型本体に対して入れ子を圧入などの締まりばめにより強固に接合するため、成形圧力などによって金型本体と入子とがずれることがない。このとき、金型本体と入れ子の接触面積が大きいと、締まりばめにより接合することが困難となる。そのため、金型本体と入れ子とが部分的に接触した状態で所定の締め代で締まりばめすることができるように設計しておくことが望ましい。さらに、金型本体と入れ子との間の分割線を肉盛などによって閉塞することにより、所定の形状のキャビティが形成されるため、バリが発生することなく良好な成形品が成形される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明の金型の製造方法実施の一形態を、上述したように自動車のバンパを成形するための比較的大型で深さを有する射出成形金型を製造する場合により、図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
本発明の金型の製造方法は、概略、湾曲部１ｃや壁部１ｄが形成された金型本体１と、凸部２ａ，２ｂを構成する所定形状の入れ子２とに分割して成形し、金型本体１に形成された圧入部１０に対して入れ子２を圧入して接合し、金型本体１と入れ子２との間の分割線３を閉塞するものである。そして、この実施の形態では、金型本体１の圧入部１０と入れ子２とが部分的に接触した状態で、金型本体１の圧入部１０に対して入れ子２が所定の締め代で締まりばめされるように成形するものである。
【００１３】
図１は本発明による一の金型全体を説明するための正面図を、図２は本発明の金型の断面図を、図３は本発明の金型の金型本体１と入れ子３との間の分割線３の拡大断面図を示したものである。なお、本発明の金型は、例えば固定金型と可動金型のように、一般的な金型と同様に、相対的に近接することによりキャビティを形成し、遠退することにより型開きするよう複数のものにより構成されてなるものであるが、この実施の形態を説明するために示した図には一の金型しか示されておらず、他の金型については図示とその説明を省略した。その理由は、他の金型の、凸部２ａ，２ｂや、湾曲部１ｃ、壁部１ｄと対応する部分が、従来と同様の技術によって比較的容易に成形することができる形状であるからである。
【００１４】
金型本体１は、この実施の形態の場合、金属ブロックを切削加工することにより、深いキャビティ面の底の両端に湾曲部１ｃを成形すると共に、この湾曲部１ｃからそれぞれ連続して立ち上がるように壁１ｄを成形してなる。また、金型本体１の所定の箇所には、入れ子２を締まりばめにより接合するために有底の圧入部１０を形成する。この実施の形態では、圧入部１０は、その底部から開口部まで同じ大きさで形成される。このような形状の金型本体１は、入れ子２とは別に分割しているため、図示は省略するが、比較的短い（すなわち剛性が高い）切削工具を使用して、これを駆動するための主軸をブロックに対して接触させることなく容易に侵入させることができ、しかも、切削工具の切削送りを速く設定することができる。そのため、金型本体１は、容易に且つ精度良く、安価に成形することができる。
【００１５】
入れ子２は、金型本１体から突出するように形成される凸部２ａ，２ｂとして、バンパを成形する金型の場合にはターンランプやグリルと対応する形状を構成するよう成形し、図２に示すように、金型本体１の圧入部１０に圧入される基端部に突条２０を全周にわたる環状に形成する。この突条２０は、後に圧入部１０に対して圧入した際に、所定の締め代で締まりばめされるような寸法に創成する。また、入れ子２の基端部の突条２０以外の部分は、圧入部１０よりもわずかに小さく成形する。入れ子２は、金型本体１とは別に分割して構成されているため、容易に且つ精度良く、安価に成形することができる。
【００１６】
さらに、図３に示すように、金型本体１の圧入部１０の開口周縁と入れ子２の対応する部分とには開先加工を施す。
【００１７】
以上のように所定の形状に金型本体１と入れ子２を分割してそれぞれ成形すると、図２に示すように、金型本体１の圧入部１０に対して入れ子２の基端部を圧入する。このとき、入れ子２は、金型本体１の圧入部１０に対して、基端部に創成された突条２０が部分的に接触した状態で、圧入される。そのため、入れ子２を金型本体１に対して少ない抵抗で容易に、且つ、確実に固定接合することができる。なお、入れ子２が圧入部１０に対して部分的に接触した状態で締まりばめされておればよく、入れ子２の基端部に突条２０を周方向に断続的に形成してもよく、また、入れ子２の基端部をその断面が均一な大きさとなるよう成形すると共に、金型本体１の圧入部１０の内周面に突条（２０）を形成し、あるいはこれらを適宜組み合わせて構成してもよい。
【００１８】
次いで、金型本体１と入れ子２の開先の間の分割線３に肉盛５を施し、研削あるいは研磨して余分な部分（図３の鎖線を参照）を取り除く。これにより、金型本体１と入れ子２の間の分割線３が閉塞されて、金型本体１に対して入れ子２が強固に接合されると共に、所定の形状のキャビティが成形されることとなる。そのため、従来の技術のような放電加工によるキャビティ面の仕上げ加工を行うことなく、比較的大型で深さを有する金型を精度良く、容易に且安価に製造することができる。
なお、肉盛５は、電気溶接、ガス溶接、レーザを熱源とするレーザ肉盛法、溶射法、放電被覆法、メッキ法など、金型本体１と入れ子２との間の分割線３を閉塞することができるものであれば、適宜採用することができる。すなわち、ここでいう肉盛５とは、肉盛材料を単に両開先に付着させ、あるいは、金型本体１および入れ子の材料２と溶融させることが含まれる。また、肉盛材料は、金型材料の硬度、ヤング率、熱膨張率などを考慮して同様または異なるものを選択することができる。
【００１９】
次に、本発明の金型の実施の一形態を、上述したように製造されたものである場合により説明する。なお、同一符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明の金型は、概略、湾曲部１ｃや壁部１ｄが形成された金型本体１と、凸部２ａ，２ｂを構成する所定形状の入れ子２とに分割して構成されてなるもので、金型本体１には入れ子２が圧入されることにより締まりばめされる圧入部１０が形成されており、この圧入部１０に入れ子２が圧入されて接合されると共に、金型本体１と入れ子２との間の分割線３が肉盛により閉塞されてなるものである。さらに、金型本体１の圧入部１０と入れ子２とが部分的に接触するよう成形されており、金型本体１の圧入部１０に対して入れ子２が所定の締め代で締まりばめされてなるものである。
【００２０】
上述したように、金型本体１は、金属ブロックを切削加工することにより、比較的深いキャビティ面の底の両端に湾曲部１ｃが成形され、また、この湾曲部１ｃからそれぞれ連続して立ち上がるように壁部１ｄが成形されている。金型本体１の所定の箇所には、入れ子２を締まりばめにより接合するための圧入部１０が、その底部から開口部まで同じ大きさで形成されている。このような形状の金型本体１は、入れ子２とは別に分割して構成され入るため、容易に且つ精度良く、安価に成形することができる。
【００２１】
入れ子２は、金型から突出するように形成される凸部として、バンパを成形する金型の場合にはターンランプやグリルを成形する部分２ａ，２ｂを構成するよう形成されてなるもので、図２に示すように、金型本体１の圧入部１０に圧入される基端部に突条２０が全周にわたる環状に形成されている。この突条２０は、後に圧入部１０に対して圧入した際に、所定の締め代で締まりばめされるような大きさに成形されている。また、入れ子２の基端部の突条２０以外の部分は、圧入部１０よりもわずかに小さく成形される。入れ子２は、金型本体１とは別に分割して構成されているため、容易に且つ精度良く、安価に成形することができる。
【００２２】
さらに、金型本体１の圧入部１０の開口周縁と入れ子２の対応する部分とには、図３に示すように、開先加工が施されている。
【００２３】
以上のように所定の形状に分割してそれぞれ成形された金型本体１と入れ子２は、図２に示すように、金型本体１の圧入部１０に対して入れ子２の基端部が圧入されている。そして、入れ子２は、金型本体１の圧入部１０に対して、基端部に形成された突条２０が部分的に接触した状態で、圧入されている。突条２０の大きさと圧入部１０の断面における大きさの差、すなわち、締まりばめの締め代は、例えば１０〜１００μｍに設定することができる。
【００２４】
さらに、金型本体１と入れ子２の開先の間には肉盛５が施されており、研削あるいは研磨して余分な部分（図３の鎖線を参照）が取り除かれている。これにより、金型本体１と入れ子２の間の分割線３が閉塞されて、金型本体１に対して入れ子２が強固に接合されると共に、所定の形状のキャビティが成形されている。そのため、型閉じし・型締して図示しない他の金型と協働してキャビティを形成し、樹脂材料を射出充填するなど、所定の成形を行ったときに、比較的大型で深さを有する場合であっても、バリを発生させることなく精度が良好な成形品を容易に成形することができる。
【００２５】
なお、本発明における入れ子２は、上述したようなバンパのターンランプやグリルを成形する部分２ａ，２ｂのような凸部を構成する場合に限定されることなく、例えば金型の摩耗の多い部分や衝撃を受ける部分など、他の部分を構成する場合にも適用することができ、また、射出成形以外の、例えば鍛造、ダイカスト、あるいはプレスなどに使用される金型にも適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、成形品にバリを発生させることなく比較的大型の成形品であっても容易に成形することができる構造の金型を提供することができる。
請求項２の発明によれば、比較的大型であっても精度良く、容易且つ安価に金型を製造することができる方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一の金型を示す正面図である。
【図２】金型本体の圧入部に対して入れ子の基端部が部分的に接触するように圧入された状態を示す拡大断面図である。
【図３】金型本体と入れ子との間の分割線を肉盛により閉塞した状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１　　　金型本体
１０　　圧入部
２　　　入れ子
２０　　突条（部分的に接触する部分）
３　　　分割線
５　　　肉盛

Claims (2)

1. 金型本体と入れ子とに分割して構成され、入れ子が金型本体に対して締まりばめにより接合され、且つ、金型本体と入れ子との分割線が閉塞されてなることを特徴とする金型。
2. 金型本体と入れ子とに分割して成形し、
   金型本体に対して入れ子を締まりばめにより接合し、
   金型本体と入れ子との分割線を閉塞することを特徴とする金型の製造方法。

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