JP2004174661A - 試作品用プレス金型および試作品用プレス金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型製作期間の短縮およびコスト低減が可能で、試作品や開発品の製作に適した、簡易な試作品用プレス金型およびそのプレス金型の製造方法を提供する。
【解決手段】ストリッパプレート１３が金属以外の流し込み成形品である試作品用プレス金型である。また、下型２０のダイプレート２２の周囲を型枠４０で囲繞する工程と、ストリッパプレート１３を除いた上型１０または雄型６０を前記ダイプレート上に空間を持たせて挿入した状態で前記型枠内の前記空間内に成形材料を流し込み成形する工程とにより、ストリッパプレート１３を流し込み成形する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試作品や開発品等を製作するための試作品用プレス金型および試作品用プレス金型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプレス金型は、量産品を製造するための量産金型であり、高い硬さと耐摩耗性が要求されるため、金型部品には通常、炭素工具綱や合金工具綱等の工具綱を使用して焼入れ、研磨等により高精度に加工される（例えば、特許文献１参照）。
また、金型部品をどんなに精度よく加工しても金型として組み立てると必ず精度誤差が生じるため、金型組立の際に、熟練技能者による調整作業が実施される。この調整作業を軽減し、金型製作の効率化を目的とするものに、特許文献２、３をあげることができる。
特許文献２は、パンチ金型とダイ金型との芯出しを容易にするため、特にストリッパプレートとダイとの同芯度を高精度に保つために、ストリッパプレートとダイを同時に加工するものである。
特許文献３は、加工精度を維持しつつ、加工効率を上げる打ち抜き用金型刃物の製造方法に関するものであり、凸刃物を製作し、パンチプレートに装着した後、凹刃物の原料となる材料粉末内に挿入し、加圧成形および焼結を行うことによって、凸刃物に対応する凹刃物を製作するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５８２９号公報（段落［００１５］−［００２１］、図１）
【特許文献２】
特開平９−１０３８２９号公報（段落［００３３］−［００３５］、図５）
【特許文献３】
特開２０００−１４４２１３号公報（段落［０００８］−［００１４］、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、最近の急速な技術革新に伴い、製品開発ならびに技術開発のスピードを上げることが強く要請されている。したがって、こうした背景のもとでは加工技術の面でもそれに対応する手段を講じる必要がある。中でも精密電子部品等のプレス加工の分野では試作品や開発品を短期間に納入することが強く要望されている。
しかるに、従来のプレス金型は、試作品や開発品も同じ量産金型で対処しているため、特許文献２や３に示すような技術を採用したとしても、金型部品の加工や組立調整に非常に多くの時間がかかり、納期を遵守することが難しい。またコスト面での低減も困難であった。
また、試作品や開発品の場合、本質的に金型寿命はそれほど長くなくてもよいものである。
金型部品の硬度や精度についても、合成樹脂等のテープ、フィルム等を被加工材とする場合、金型部品のすべてに高い硬さや精度が要求されるものでもない。
【０００５】
したがって、本発明は、上述した事情を考慮し、金型製作期間の短縮およびコスト低減が可能で、試作品や開発品の製作に適した、簡易な試作品用プレス金型およびそのプレス金型の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の試作品用プレス金型は、プレス金型において、ストリッパプレートが金属以外の流し込み成形品であることを特徴とする。
本発明の試作品用プレス金型は試作品（開発品を含む。以下同じ。）を早期に製作することを目的とするものであるため、プレス加工品の精度に関係するストリッパプレートを金属以外の流し込み成形品としている。そのため、ストリッパプレートの機械加工（穴あけ加工）や組立調整、あるいは焼入れ等の熱処理が不要となる。したがって、その分短期間で金型を製作することができ、かつ金型の製作コストを低減することができる。
【０００７】
ここで、ストリッパプレートは、プラスチック、強化プラスチック、接着剤、ボンド剤、または強化ガラスからなるものである。これらの材料を使用することにより、ストリッパプレートを後述する方法で流し込み成形することができる。
また、ストリッパプレート以外のプレート類、例えば上型および下型のダイセットプレート、バッキングプレート、パンチプレート、ダイプレートのうち少なくとも一つが、熱処理をしない合金鋼からなる。
ストリッパプレート以外のプレート類は炭素鋼やダイス鋼、工具鋼等の合金鋼が使用されるが、できるだけ熱処理をしないことにより、金型の製作期間を短縮することができ、またコストの低減を図ることができる。このような熱処理を要しないプレート類としては、例えば、ダイセットプレート、バッキングプレートがその対象である。
特に、前記プレート類にプレハードン綱を用いることにより、すべてのプレート類の熱処理を省くことが可能である。プレハードン綱は熱処理をしなくても高い硬度を有しているからである。
【０００８】
また、本発明の試作品用プレス金型の対象とする被加工材は、プラスチックまたは紙からなる、テープ、フィルム、ゴム、またはパッキン材である。
被加工材が例えば、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）用のテープのようにプラスチック等である場合には、プレート類はあまり高い硬度は必要でない。また、金型の寿命もそれほど長くは必要でない。したがって、プレート類に前述したような材料を使用できるので、金型の製作期間を短縮することができる。
また、少量生産でよいため、生産数量も１０００個以下でよい。
【０００９】
本発明の試作品用プレス金型の製造方法は、
下型のダイプレートの周囲を型枠で囲繞する工程と、
ストリッパプレートを除いた上型または雄型を前記ダイプレート上に空間を持たせて挿入した状態で前記型枠内の前記空間内に成形材料を流し込み成形する工程と、
を有するものである。
ここで、雄型とは、ストリッパプレートを除いた上型に類似する金型の意味である。少なくともストリッパプレートを成形可能な半製品の組立構造体であればよい。
ストリッパプレートは、上記構成により、上型または雄型のパンチ、材料位置決めピン、セットポスト等のツール類を中子として流し込み成形されるので、ストリッパプレートをはやく、安く製作することができる。しかも、成形と同時に、パンチプレートおよびダイプレートとの位置調整ができているので、組立調整が不要で、精度のよいストリッパプレートを得ることができる。
【００１０】
また、型離れや成形品であるストリッパプレートの取り出しを容易にするために、予め、成形材料が接触する金型部品（ツール類およびダイプレート）および型枠の部分に離型剤を塗布することが好ましい。
また、ストリッパプレート成形品のダイプレートとの接触面が必要な平坦度を有していない場合には、前記流し込み成形後、前記接触面を仕上げ加工する。
また、ダイプレートは前記型枠の底板として使用されるものであるから、順送金型のダイプレートとして使用する場合には、被加工材の送りガイドとリフトを行うための材料ガイドピンを装着する必要がある。したがって、前記流し込み成形後に、ダイプレートに材料ガイドピンの挿入孔を穴あけ加工する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による試作品用プレス金型の概要を示す断面図である。
このプレス金型は、上型１０と下型２０とから構成されている。上型１０は、上型ダイセットプレート１１、パンチプレート１２、およびストリッパプレート１３を有している。なお、バッキングプレートは省略してもよいし、上型ダイセットプレート１１で兼用してもよい。
ストリッパプレート１３は、基本的に金属以外の流し込み成形品である。例えば、熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリテトラフルオロエチレン等）、熱硬化性樹脂（フェノール、ポリエステル、エポキシ、ポリウレタン等）の合成樹脂（強化プラスチックを含む）、接着剤やボンド剤、強化ガラス等を用いて流し込み成形によりストリッパプレート１３をつくる。その製造方法については後述する。
また、上型１０は、パンチ１４、材料位置決めピン１５、セットポスト１６、ストリッパ押さえ１７、その他の金型部品を備えている。
【００１２】
パンチプレート１２は、複数のネジ５１で上型ダイセットプレート１１の下面に固定されている。パンチプレート１２の下方にストリッパプレート１３が落下防止用のホルダー５２により支持されており、このホルダー５２はパンチプレート１２の側面にネジ５３で固定されてストリッパプレート１３の下面を支持している。また、ストリッパプレート１３は、複数箇所をストリッパ押さえ１７を介してバネ５４により下方に付勢されている。なお、５５はバネ５４の受け座となる止めネジである。
パンチ１４は、パンチプレート１２に固定され、プレス加工時、ストリッパプレート１３のパンチガイド孔５６を通して先端部が下方へ突出するようになっている。
材料位置決めピン１５は、被加工材１を順送式でプレス加工する場合の被加工材１の位置を決めるためのパイロットピンであり、同じくパンチプレート１２に固定され、プレス加工時、ストリッパプレート１３の位置決めピンガイド孔５７を通して先端部が下方へ突出するようになっている。
また、複数のセットポスト１６がパンチプレート１２に固定され、セットポスト１６はストリッパプレート１３に設けられたセットポストガイド孔５８を摺動自在に貫通して下方へ突出している。
【００１３】
下型２０は、下型ダイセットプレート２１と、下型ダイセットプレート２１上に固定されたダイプレート２２とから構成されている。バッキングプレートは省略してもよいし、下型ダイセットプレート２１で兼用してもよい。下型ダイセットプレート２１には複数のガイドポスト２３が立設されており、上記上型ダイセットプレート１１に設けられた嵌合孔１８にガイドポスト２３を嵌合させることにより、上型１０と下型２０との位置決めが行われる。
ダイプレート２２には、パンチ１４に対応してダイ２４が設けられており、また材料位置決めピン１５の嵌合孔２５が設けられている。さらに、上記セットポスト１６と嵌合する嵌合孔２６が設けられている。セットポスト１６をこの嵌合孔２６に嵌合させることにより、パンチプレート１２およびストリッパプレート１３とダイプレート２２との位置決めが行われる。また、ダイプレート２２には、後述するように被加工材１の送りガイドとリフトを行うための材料ガイドピン３０の挿入孔３１が設けられている。材料ガイドピン３０はバネ３２によりダイプレート２２上に突出するように付勢されている。３３はバネ３２の受け座となる止めネジである。
【００１４】
このプレス金型は少量生産を目的とした試作品用のプレス金型であり、耐久性は重視されていない。ここでは、１０００個程度の生産量で十分としている。また、被加工材１も基本的に金属以外の弱い強度の材料が対象である。例えば、プラスチックや紙からなる、テープ、フィルム、パッキン材、ゴム等が主な対象である。また、生産量が１００個以下の少ない数量で足りる場合には、被加工材１の材料の使用範囲はさらに広がり、金属材料でも使用することが可能となる。
また、主な金型部品についても、パンチ、ダイ、あるいはパンチプレート、ダイプレート以外は熱処理を施さないのが基本的な考えである。そのため、熱処理をしなくてもある程度の硬さが得られるプレハードン鋼を使用することが好ましい。プレハードン鋼は、熱処理をしなくても、例えばロックウェル硬度ＨＲｃ５５（ビッカース硬度Ｈｖ５９５）程度の硬度を有するものも市販されている。特に、ストリッパプレート１３を除くプレート類（上型ダイセットプレート１１、パンチプレート１２、下型ダイセットプレート２１、ダイプレート２２）はプレハードン鋼の使用が適している。
【００１５】
次に、図２を参照してストリッパプレート１３の製造方法を説明する。
（１）型枠の取付
まず、ダイプレート２２を適当な台１００の上に置き、ダイプレート２２の側面全周を板で密接に囲み、ストリッパプレート１３成形用の型枠４０を形成する。すなわち、ダイプレート２２の周囲を型枠４０で囲繞する。
上部の雄型６０は、ストリッパプレート１３を成形するのに必要な組立構造体であればよく、上型１０の金型部品、例えばツール類としての、パンチ１４、材料位置決めピン１５、セットポスト１６をパンチプレート１２に取り付けた形態とする。ストリッパプレート１３を除く上型１０の金型部分を使用してもよい。また、パンチプレート１２を固定するための固定プレート６１には上型ダイセットプレート１１を用いてもよいし、図２に示すように普通の平板を用いてもよい。
【００１６】
（２）雄型のダイプレートへの挿入
次に、型枠４０を取り付けたダイプレート２２に上部空間を持たせた状態で雄型６０を挿入する。すなわち、ストリッパプレート１３の板厚分だけ浮かせた状態で雄型６０を挿入する。このとき予め、成形材料が接触する部分、例えば、ダイプレート２２の上面、上型１０のツール類としての、パンチ１４、材料位置決めピン１５、セットポスト１６の各外周面、および型枠４０の内面に離型剤を塗布しておくとよい。
【００１７】
（３）流し込み成形（図２（ａ）参照）
ついで、上述したストリッパプレート１３の成形材料をダイプレート２２上の上部空間内に流し込み成形する。このとき、成形材料の表面が型枠４０の上端にほぼ一致するように成形材料を流し込んでいる。成形材料としては、例えばポリウレタン系のデブコン（登録商標）を用いている。また、型枠４０はその高さがストリッパプレート１３の厚みに相当するようにセットされている。この流し込み成形により、上型１０のツール類（パンチ１４、材料位置決めピン１５、セットポスト１６）を中子として成形される。
【００１８】
（４）成形品の取り出し（図２（ｂ）参照）
成形材料が固化した後、雄型６０とダイプレート２２とを開離し、成形品７０を型枠４０から取り出す。この成形品７０には、複数のパンチガイド孔５６、位置決めピンガイド孔５７、セットポストガイド孔５８が形成されている。また、上記のように成形材料が接触する金型部品および型枠４０には離型剤が塗布されているので、型離れあるいは成形品の取り出しが容易である。なお、型枠４０は簡単に分解もしくは取り外しができるような構造とすることが好ましい。
【００１９】
（５）成形品の接触面の仕上げ加工
最後に、必要ならば、ダイプレート２２と接触する成形品７０の接触面７１を平らに仕上げ加工する。この接触面７１の仕上げ加工は成形状態に応じて適宜行えばよい。したがって、試作品のプレス加工に差し支えない程度の平坦度が出ていれば必ずしも仕上げ加工は必要でない。なお、成形品７０の上面、すなわちパンチプレート１２側の対向面と側面の仕上げ加工は不要である。
以上により、流し込み成形によるストリッパプレート１３がつくられる。すなわち、流し込み成形によりつくられた複数の、パンチガイド孔５６、位置決めピンガイド孔５７、セットポストガイド孔５８を有するストリッパプレート１３が形成される。
【００２０】
（６）ダイプレートの追加加工（図２（ｃ）参照）
上記の流し込み成形において、ダイプレート２２は型枠４０の底板として使用されているので、被加工材１の送りガイドとリフトを行うための材料ガイドピン２６が挿入される孔は未加工である。したがって、上記の流し込み成形後に、材料ガイドピン３０の挿入孔３１を穴あけ加工する。なお、図２（ｃ）は材料ガイドピンの挿入孔３１のみを示した平面図である。
【００２１】
この実施形態の製造方法によれば、ストリッパプレート１３が流し込み成形によりつくられるので、機械加工による穴あけや熱処理が不要なため、ストリッパプレート１３をはやく、安く加工することができる。また、金型部品のツール類（パンチ１４、材料位置決めピン１５、セットポスト１６）を中子として成形されるので、パンチプレート１２およびダイプレート２２との位置調整が成形と同時に行われる。そのため、ストリッパプレート１３の組立調整が不要で、かつ、位置精度のよいストリッパプレート１３を得ることができる。
したがって、試作品用プレス金型を短期間で安価に製作することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図３は本発明の実施形態２を示す試作品用プレス金型の概略断面図である。この実施形態は、ストリッパプレート１３とセットポスト１６とを一体に成形したものである。そのため、セットポスト１６の中間部には、ストリッパプレート１３との結合力を増強するための鍔８０、ナール、あるいは溝等を設けている。また、このセットポスト１６の頭部８１はナット部材で構成されており、セットポスト１６およびストリッパプレート１３を下方へ付勢するバネ８２の受け座となっている。８３はバネ８２の他方の受け座となる止めネジである。
ストリッパプレート１３の成形材料および製造方法は前述したとおりである。但し、ストリッパプレート１３を流し込み成形したときの成形品の接触面７１の仕上げ加工は第１の実施形態に比べて容易ではないので、仕上げ加工を必要としない程度に平坦度を有する流し込み成形とすることが好ましい。
なお、図３では、ストリッパ押さえおよび材料ガイドピンは省略してある。また、上型１０および下型２０にはそれぞれバッキングプレート１９、２７が設けられているが、その使用は任意である。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００２３】
実施の形態３．
図４は本発明の実施形態３を示す試作品用プレス金型の概略断面図である。この実施形態は、セットポスト１６の鍔８０をストリッパプレート１３の上面に当接する構成としたものである。この構成により、ストリッパプレート１３の成形後、その成形品からセットポスト１６を抜き取ることができるので、成形品の接触面７１の仕上げ加工が第１の実施形態と同様に容易になる。しかし、上型１０として組み立てた場合、ストリッパプレート１３が脱落するおそれがあるので、接着剤でセットポスト１６と固定する。その他の構成は第２の実施形態と同様である。
【００２４】
以上の各実施形態で示したストリッパプレート１３とセットポスト１６との結合関係は、本発明の試作品用プレス金型を製造する際に適宜採用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１による試作品用プレス金型の概略断面図。
【図２】本発明の試作品用プレス金型の製造方法の説明図。
【図３】本発明の実施形態２による試作品用プレス金型の概略断面図。
【図４】本発明の実施形態３による試作品用プレス金型の概略断面図。
【符号の説明】
１ 被加工材、１０ 上型、１１ 上型ダイセットプレート、１２ パンチプレート、１３ ストリッパプレート、１４ パンチ、１５ 材料位置決めピン、１６ セットポスト、１７ ストリッパ押さえ、１８ 嵌合孔、１９ バッキングプレート、２０ 下型、２１ 下型ダイセットプレート、２２ ダイプレート、２３ ガイドポスト、２４ ダイ、２５ 嵌合孔、２６ 嵌合孔、２７ バッキングプレート、３０ 材料ガイドピン、３１ 挿入孔、３２ バネ、３３ 止めネジ、４０ 型枠、５１ ネジ、５２ ホルダー、５３ ネジ、５４ バネ、５５ 止めネジ、５６ パンチガイド孔、５７ 位置決めピンガイド孔、５８ セットポストガイド孔、６０ 雄型、６１ 固定プレート、７０ 成形品、７１接触面、８０ 鍔、８１ 頭部、８２ バネ、８３ 止めネジ、１００ 台

Claims (10)

1. プレス金型において、ストリッパプレートが金属以外の流し込み成形品であることを特徴とする試作品用プレス金型。
2. 前記ストリッパプレートが、プラスチック、強化プラスチック、接着剤、ボンド剤、または強化ガラスからなることを特徴とする請求項１記載の試作品用プレス金型。
3. 前記ストリッパプレート以外のプレート類のうち少なくとも一つが、熱処理をしない合金鋼からなることを特徴とする請求項１または２記載の試作品用プレス金型。
4. 前記ストリッパプレート以外のプレート類が、プレハードン綱からなることを特徴とする請求項３記載の試作品用プレス金型。
5. 被加工材が、プラスチックまたは紙からなる、テープ、フィルム、ゴム、またはパッキン材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の試作品用プレス金型。
6. 生産数量が１０００個以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の試作品用プレス金型。
7. 下型のダイプレートの周囲を型枠で囲繞する工程と、
   ストリッパプレートを除いた上型または雄型を前記ダイプレート上に空間を持たせて挿入した状態で前記型枠内の前記空間内に成形材料を流し込み成形する工程と、
   を有することを特徴とする試作品用プレス金型の製造方法。
8. 予め、前記成形材料が接触する金型部品および前記型枠の部分に離型剤を塗布することを特徴とする請求項７記載の試作品用プレス金型の製造方法。
9. 前記流し込み成形後、成形品の前記ダイプレートとの接触面を仕上げ加工することを特徴とする請求項７または８記載の試作品用プレス金型の製造方法。
10. 前記流し込み成形後、前記ダイプレートに材料ガイドピンの挿入孔を穴あけ加工することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の試作品用プレス金型の製造方法。

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