JP2005199332A - 粉末成形用金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コアロッドの傾きを抑制して内径と外径の同芯度に優れる高精度製品を作れるようにした粉末成形用金型装置を提供する。
【解決手段】下パンチホルダ２のパンチ取り付け部に位置決めされた径方向位置決め部としてインロー１２を設け、そのインロー１２に下パンチ１の基端部を嵌合させて下パンチ１を径方向に位置決めした。また、コアロッド７の長手途中に倒れ防止部材１３を設けてコアロッド７の外周をその倒れ防止部材１３で支えるようにした。コアロッド７は、位置決めが安定した下パンチ１と倒れ防止部材１３に受け支えられ、雄ねじ部７ａのねじ込み部にガタが生じることによる傾きが効果的に抑制される。
【選択図】図１

Description

この発明は、焼結部品などを製造するときに用いられる粉末成形用金型装置に関する。

中心穴を有する焼結部品は、コアロッドを有する粉末成形用金型装置を用いて原料粉末の成形や焼結後の部品のサイジングを行う。

このときに使用する粉末成形用金型装置は、コアロッドの他に、上パンチ、下パンチ、及びダイを備えている。

図４に、上記の要素を備えた粉末成形用金型装置の従来例を示す。図中１は下パンチ、４は上パンチ、７はコアロッド、１０はダイである。

下パンチ１は、基端（下面）を下パンチホルダ２の上面に当接させ、基端部１ａを下パンチ押え３で締めつけて下パンチホルダ２に固定される。下パンチホルダ２は、ベースプレート１４上に設けられている。

上パンチ４は上パンチ押え６を用いて上パンチホルダ５に固定され、ダイ１０はダイプレート１１に固定され、コアロッド７はヨークプレート８に取り付けられる。

なお、コアロッド７は、高さ調節を可能ならしめるために、図に示すように、基端側に雄ねじ部７ａを形成し、その雄ねじ部７ａをヨークプレート８ねじ込むことがある。９は緩み止めリングである。

下パンチ１やコアロッド７は、従来の設計手法に基づいて設計、取り付けを行っている。

このように構成された従来の粉末成形用金型装置は、使用を繰り返すとコアロッド７の雄ねじ部７ａとその雄ねじ部７ａをねじ込んだヨークプレート８側のねじ孔が痛み、ねじ込み部のガタ（隙間）が大きくなる。それが原因でコアロッド７が傾き、成形される部品の内径と外径の同芯度が低下することがあった。

コアロッド７は、従来の設計手法に基づいて設計、取り付けを行っているため使用初期の傾きは小さい。しかしながら、繰り返し使用による前述のねじ込み部のガタの発生が避けられず、そのガタが大きくなるとコアロッド７が下パンチ１との嵌合部を支点にして傾こうとする。このとき、下パンチ１によってコアロッド７を受け止めることができればコアロッド７の傾きは抑えられるが、下パンチ１と下パンチ押え３との間には、径方向で最大１．０ｍｍ程度、軸方向で最大０．２ｍｍ程度のクリアランスがあり、偏荷重を受けると下パンチ１がそのクリアランスの範囲内で動く。これに加え、下パンチ１とコアロッド７との間には摺動隙間があることから、下パンチ１による受け支えは十分でなく、コアロッド７の傾きが許容されてしまう。

部品の用途によっては、内径と外径の同芯度が厳しく要求され、コアロッドの傾き抑制が不可欠になってきている。

ここで、下記特許文献１は、コアロッドの取り付けに若干の自由度をもたせることで金型との芯出し、位置合わせを容易化することを述べているが、コアロッドの取り付け部に動きの自由度をもたせると、ねじ嵌合部にガタができたのと同様の状況が生じてねじ込み方式のコアロッドと同様、偏荷重を受けたときに傾きを生じる可能性があり、製品の内径と外径の同芯度が悪化する。
特開平８−２５７７９９号公報

この発明は、コアロッドの傾き（いわゆる倒れ）を抑えて内径に対する外径の振れ精度を高めた粉末成形用金型装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、下パンチホルダのパンチ取り付け部に位置決めされた径方向位置決め部を設け、その径方向位置決め部に下パンチの基端部を嵌合させて下パンチを径方向に位置決めするようにした粉末成形用金型装置と、
その径方向位置決め部を下パンチホルダのパンチ取り付け部に設けたインローとした粉末成形用金型装置と、
コアロッドの長手途中に外嵌する倒れ防止部材を設け、コアロッドの外周を前記倒れ防止部材で支えてコアロッドの傾きを抑制するようにした粉末成形用金型装置と、
前記径方向位置決め部による下パンチの位置決めと倒れ防止部材によるコアロッドの傾き抑制を併用した粉末成形用金型装置を提供する。
なお、ここで云う嵌合、外嵌とは、はめあいを意味し、隙間ばめ、中間ばめ、しまりばめを含む意味である。また、はめあいはコアロッドの全周でする必要はなく、コアロッドの径方向の位置ずれを規制できればよい。

なお、下パンチを位置決めするインローとコアロッドの倒れ防止部材を併用する金型装置は、下パンチの基端からコアロッド先端までの距離をＬ、下パンチの基端から前記動き止め部材の設置点までの距離をＬ１として、Ｌ１＞Ｌの関係を満足させるとより好ましいものになる。

下パンチホルダに位置決めされた径方向位置決め部を設けてその径方向位置決め部に下パンチの基端部を嵌合させると下パンチが径方向位置決め部によって拘束され、径方向の動き止めが確実になる。これにより、下パンチによるコアロッドの位置決めと受け止めが安定してコアロッドの傾きが抑制される。

また、コアロッドの長手途中に倒れ防止部材を外嵌してその倒れ防止部材でコアロッドの外周を支えると、コアロッドが下パンチと倒れ防止部材の２者によって拘束されるため、コアロッドの基端側に径方向への動きの融通が生じてもコアロッドの傾きが小さく抑えられる。更に、コアロッドにねじ部がある場合には、ねじ部の経時的なガタ発生によるコアロッドの傾きを抑えることができる。

インローなどの径方向位置決め部による下パンチの位置決めと倒れ防止部材によるコアロッドの傾き抑制を併用したものは、径方向位置決め部と倒れ防止部材の相乗効果によってコアロッドの傾き抑制がより確実になり、内径と外径の同芯度確保に関してより良い結果が得られる。

また、上記のＬ１＞Ｌの関係を満足させたものは、傾きの支点となる位置からコアロッド先端までの距離よりも傾きの支点となる位置から倒れ防止部材までの距離が大きいため、テコ比によりコアロッドの先端側の径方向振れ量が基端側の径方向振れ量に比べて縮小され、同芯度に関する成形精度がより高まる。

以下、この発明の実施の形態を、添付図面の図１に基づいて説明する。この粉末成形用金型装置は、下パンチ押え３で締めつけて下パンチホルダ２に取り付けた下パンチ１と、上パンチ押え６で締めつけて上パンチホルダ５に取り付けた上パンチ４と、基端側の雄ねじ部７ａをヨークプレート８にねじ込んだコアロッド７と、ダイプレート１１で支えたダイ１０とを備えている。

この粉末成形用金型装置は、ベースプレート１４上に設けた下パンチホルダ２の上面のパンチ取り付け部２ａに装置の軸心と同芯に位置決めされた径方向位置決め部としてインロー１２を設け、下パンチ１の基端部１ａをそのインロー１２に嵌合させて下パンチ１の径方向位置決めをインロー１２によって行っている。

また、ヨークプレート８に倒れ防止部材１３を取り付け、その倒れ防止部材１３をコアロッド７の基端近くに外嵌してコアロッド７の外周を倒れ防止部材１３で受け支えるようにしている。

インロー１２は、図２に示す深さＨを２ｍｍ以上確保するのがよい。深さＨが２ｍｍ以上あると、組み付け性等を考慮して下パンチ１の下面の周縁やインロー１２の入口の縁を面取りしても実質軸方向嵌合長が最低１ｍｍ程度は確保され、インロー１２による下パンチ１の径方向位置決め、径方向動き止めの効果が不足なく発揮される。

インロー１２と下パンチ１との間の径方向クリアランス（φｄ３−φｄ２）は、０．０６ｍｍ程度あるいはそれ以下に抑えるのが好ましい。また、下パンチ押え３と下パンチ１との間の径方向クリアランス、即ち、（φｄ５−φｄ２）と（φｄ４−φｄ１）は、従来確保されている値（最大で１ｍｍ程度）と同じでよいが、軸方向クリアランス（Ｈ１＋Ｈ−Ｈ２）は、従来値（最大で約０．２０ｍｍ）の半分程度或いはそれ以下にするのが好ましい。

図３に示す、倒れ防止部材１３とコアロッド７との間の径方向クリアランス（φｄ７−φｄ６）も、０．０６ｍｍ程度あるいはそれ以下に抑えるのが好ましい。また、倒れ防止部材１３とコアロッド７の軸方向嵌合長Ｌ２は、最低で５．０ｍｍ程度確保するのがよい。その最低軸方向嵌合長に雄ねじ部７ａによるコアロッド７の高さ調整量を加算した値が倒れ防止部材１３の厚みとなる。

倒れ防止部材１３は、図のようにヨークプレート８に取り付けると、下パンチ１の基端からコアロッド７の先端までの距離Ｌと下パンチ１の基端から倒れ防止部材１３までの距離Ｌ１との差（Ｌ１−Ｌ）をより大きく採ることができ、コアロッド７の傾きによるコアロッド先端の径方向振れ量をより小さくできて好ましいが、倒れ防止部材１３は下パンチホルダ２などに取り付けることもできる。

なお、例示の金型装置は、高さ調整後のコアロッド７を適当な方法で回り止めしてヨークプレートとのねじ嵌合部の緩みを防止するようにしておくのがよい。

以下に、この発明の粉末成形用金型装置の成形精度を評価するために実施した試験の結果を記す。

試験は、下パンチを下パンチホルダに設けたインロー部に嵌合させる構造と、ヨークプレートに固定した倒れ防止部材をヨークプレートにねじ込んだコアロッドに外嵌する構造とを併用した金型を試作し、これを既存のダイセットに組み込んだ金型装置を使用して行った。

試作金型装置の図２におけるクリアランス（φｄ３−φｄ２）と、倒れ防止部材１３とコアロッド７との間の径方向クリアランス（φｄ７−φｄ６）は、共に０．０６ｍｍ以下、下パンチ押え６と下パンチ１との間の径方向クリアランス（φｄ５−φｄ２）と、（φｄ４−φｄ１）は１ｍｍ以下、軸方向クリアランス（Ｈ１＋Ｈ−Ｈ２）は０．１１ｍｍ以下とし、また、図３における倒れ防止部材１３とコアロッド７の軸方向嵌合長Ｌ２は、５．０ｍｍとした。

この試作金型装置を用いて内接歯車ポンプのアウターロータ（外径φ８９ｍｍ、厚み９ｍｍ）を成形した結果、従来の金型装置の場合、得られる成形体の内径に対する外径の振れが平均で０．０６ｍｍあったのに対し、この発明の金型装置ではその振れが平均で０．０２〜０．０３ｍｍに減少し、内径と外径の同芯度が約２倍に向上した。

この発明の粉末成形用金型装置の一例を示す断面図 下パンチ取り付け部の詳細を示す拡大断面図 倒れ防止部材設置部の詳細を示す拡大断面図 従来の粉末成形用金型装置の一例を示す断面図

符号の説明

１ 下パンチ
１ａ 基端部
２ 下パンチホルダ
２ａ パンチ取り付け部
３ 下パンチ押え
４ 上パンチ
５ 上パンチホルダ
６ 上パンチ押え
７ コアロッド
７ａ 雄ねじ部
８ ヨークプレート
１０ ダイ
１１ ダイプレート
１２ 径方向位置決め部の一例として設けたインロー
１３ 倒れ防止部材
１４ ベースプレート

Claims (5)

1. 下パンチホルダのパンチ取り付け部に位置決めされた径方向位置決め部を設け、その径方向位置決め部に下パンチの基端部を嵌合させて下パンチを径方向に位置決めするようにした粉末成形用金型装置。
2. 下パンチホルダのパンチ取り付け部にインローを設け、そのインローに下パンチの基端部を嵌合させて下パンチを径方向に位置決めするようにした粉末成形用金型装置。
3. コアロッドの長手途中に外嵌する倒れ防止部材を設け、コアロッドの外周を前記倒れ防止部材で支えてコアロッドの傾きを抑制するようにした粉末成形用金型装置。
4. 下記ａ）、ｂ）の構成を併せ持つ粉末成形用金型装置。
   ａ）下パンチホルダのパンチ取り付け部に位置決めされた径方向位置決め部を設け、その径方向位置決め部に下パンチの基端部を嵌合させて下パンチを径方向に位置決めする。
   ｂ）コアロッドの長手途中に外嵌する倒れ防止部材を設け、コアロッドの外周を前記倒れ防止部材で支えてコアロッドの傾きを抑制する。
5. 下パンチの基端からコアロッド先端までの距離をＬ、下パンチの基端から前記動き止め部材の設置点までの距離をＬ１としてＬ１＞Ｌの関係を満足させた請求項４に記載の粉末成形用金型装置。

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