JP2005224807A - Powder forming apparatus, formed body made by the same, and sintered component made from the same formed body - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、粉末冶金法で使用する粉末成形装置とその装置で成形した成形体とそれを焼結して得られるポンプ用ロータなどの焼結部品に関する。 The present invention relates to a powder molding apparatus used in powder metallurgy, a molded body molded by the apparatus, and a sintered part such as a pump rotor obtained by sintering the molded body.
例えば、内接歯車式ポンプのロータを粉末冶金法で製造する場合、上パンチ、下パンチ、ダイ及びコアロッドを有する粉末成形装置が使用される。その粉末成形装置の従来例の概要を図4に示す。 For example, when a rotor of an internal gear pump is manufactured by a powder metallurgy method, a powder forming apparatus having an upper punch, a lower punch, a die and a core rod is used. An outline of a conventional example of the powder molding apparatus is shown in FIG.
図中1は上パンチ、2は下パンチ、3はダイ、4はコアロッドである。 In the figure, 1 is an upper punch, 2 is a lower punch, 3 is a die, and 4 is a core rod.
上パンチ1はプレス機の上ラム(図示せず)に取り付けられる。また、下パンチ2はベースプレート5上に固定され、ダイ3はダイプレート6に保持され、コアロッド4はヨークプレート7に取り付けられている。
The upper punch 1 is attached to an upper ram (not shown) of the press machine. The
ダイプレート6とヨークプレート7は連結ロッド8を介して互いに連結されており、そのために、ダイ3とコアロッド4は同調して動く。
The
この従来の粉末成形装置は、下パンチ2とダイ3とコアロッド4との間に形成されるキャビティ9に材料粉末を充填した後、上パンチ1を下降させて成形を行う。上パンチ1があるところまでダイ3に挿入されると、材料粉末との間に生じる摩擦によりダイ3とコアロッド4が上パンチ1の動きに追従して下降し始め、この状態で上パンチ1が下死点まで下降して成形が終了する。その後、ダイ3とコアロッド4がさらに下降して完成した成形体がキャビティ9から抜き出される。
In this conventional powder molding apparatus, a material powder is filled in a
かかる従来の粉末成形装置は、汎用のプレス機で使用できるように設計すると、コアロッド4の全長が長くなってそのコアロッド4の支持が不安定になる。
When such a conventional powder molding apparatus is designed so that it can be used with a general-purpose press, the entire length of the
コアロッド4の上部は下パンチ2によってガイドされるが、下パンチ2との間には横への動き代となる摺動隙間があるため、粉末成形時に働く力によってコアロッド4が一方向に寄せられ、或いは、このコアロッド4の倒れ(傾き)が発生し、それが原因で成形体の内径と外径の軸心がずれ、内、外径の軸心に対する端面の振れ精度(直角度)が悪化する。
The upper part of the
なお、下記特許文献1は、非常に長いコアロッドの取り付けに自由度を持たせることで、金型(上下パンチ)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、コアロッドの芯出し、位置合わせをいかに精度良く行っても上記の問題の解消は困難である。
この発明は、粉末の成形装置において、成形体の内径と外径の軸心のずれと、内、外径の軸心に対する端面の振れを小さく抑えた成形がなされる粉末成形装置とその装置で成形して作られるポンプ用ロータなどの高精度焼結部品を提供することを課題としている。 The present invention relates to a powder molding apparatus and a molding apparatus that can perform molding while minimizing the deviation between the inner and outer diameter shaft centers of the molded body and the fluctuation of the end surface with respect to the inner and outer diameter shaft centers. An object of the present invention is to provide a high-precision sintered part such as a pump rotor formed by molding.
上記の課題を解決するため、この発明においては、上パンチ、下パンチ、ダイ及びコアを有し、前記ダイを保持するダイプレートにベースプレートよりキャビティに近い位置でコアホルダを取り付けてそのコアホルダで前記コアを保持し、さらに、下パンチの下部に垂下した複数の足を周方向に間隔をあけて連設し、この複数の足を各足に対応させて前記コアホルダに設けた貫通穴に上下動可能に通し、この足の下部をベースプレートで支持して下パンチを保持した粉末成形装置を提供する。 In order to solve the above problems, in the present invention, an upper punch, a lower punch, a die, and a core are provided, and a core holder is attached to a die plate that holds the die at a position closer to the cavity than a base plate, and the core holder uses the core holder. In addition, a plurality of legs suspended at the lower part of the lower punch are connected at intervals in the circumferential direction, and the plurality of legs can be moved up and down in the through holes provided in the core holder corresponding to each leg. A powder molding apparatus is provided in which the lower part of the foot is supported by a base plate and the lower punch is held.
この粉末成形装置は、前記ベースプレート上に設ける下パンチホルダの外周に径方向外方に張り出す突部を設け、前記下パンチの各足の下端近くの外周に高さ位置を揃えた周方向の溝を設け、前記下パンチホルダと下パンチの足の外周に半割りリングを装着してその半割りリングの内面側に設けた第1の爪を前記各足の外周の溝に、第2の爪を前記下パンチホルダの外周の凸部に各々係合させ、さらに、この半割りリングの外周に着脱自在の結束リングを嵌めて下パンチをベースプレートに取り付ける構造にすると望ましい。 In this powder molding apparatus, a protrusion projecting radially outward is provided on the outer periphery of the lower punch holder provided on the base plate, and a circumferential position in which the height position is aligned with the outer periphery near the lower end of each foot of the lower punch. A groove is provided, and a half ring is attached to the outer periphery of the lower punch holder and the lower punch foot, and a first claw provided on the inner surface side of the half ring is provided in the groove on the outer periphery of each foot. It is desirable that the claws are engaged with the convex portions on the outer periphery of the lower punch holder, and a detachable binding ring is fitted on the outer periphery of the half ring to attach the lower punch to the base plate.
この発明の粉末成形装置で焼結前の粉末成形を行って作られるポンプ用ロータなどの成形体は、内径と外径の軸心の振れが0.03mm以下に抑えられる。この発明はその成形体と、その成形体を焼結した焼結部品も併せて提供する。 In a molded body such as a pump rotor produced by performing powder molding before sintering with the powder molding apparatus of the present invention, the deflection of the inner and outer diameter shaft centers is suppressed to 0.03 mm or less. The present invention also provides the molded body and a sintered part obtained by sintering the molded body.
この発明の粉末成形装置は、ダイプレートに下パンチと干渉しないコアホルダをベースプレートよりキャビティに近い位置で取り付けてコアをダイプレートで支持するので、コアの長さを従来に比べて著しく短縮することができ、それによりコアの剛性と支持安定性が高まり、成形圧によるコアの変位、倒れが小さくなって成形体とその成形体を焼結して得られる焼結部品の内、外径の軸心の同心度及び内、外径の軸心に対する端面の振れ精度が高まる。 In the powder molding apparatus of the present invention, the core holder that does not interfere with the lower punch is attached to the die plate at a position closer to the cavity than the base plate, and the core is supported by the die plate. This increases the rigidity and support stability of the core, and reduces the displacement and collapse of the core due to the molding pressure. The concentricity and the runout accuracy of the end surface with respect to the inner and outer diameter shaft centers are increased.
なお、上記において望ましいとした構造を採用すると、金型の交換を簡単に迅速に行うことができる。これに関する詳しい説明は次項で行う。 In addition, if the structure desired in the above is adopted, the mold can be easily and quickly replaced. Detailed explanation on this will be given in the next section.
以下、この発明の粉末成形装置の一形態を図1及び図2に基づいて説明する。図中11は上パンチ、12は下パンチ、13はダイ、14はコアである。 Hereinafter, an embodiment of the powder molding apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the figure, 11 is an upper punch, 12 is a lower punch, 13 is a die, and 14 is a core.
上パンチ11は、プレス機の上ラム(図示せず)に取り付けられる。また、下パンチ12は下パンチホルダ19とパンチ連結具20を用いてベースプレート15に取り付けられ、ダイ13はダイプレート16に保持されている。
The
ダイプレート16とヨークプレート17は、ベースプレート15にスライド可能に挿通した連結ロッド18を介して連結されており、同調して動く。
The
コア14は、ダイプレート16にコアホルダ21を取り付けてそのコアホルダ21上にボルト22で取り付けている。図示のコア14は、コアホルダ21との間にスペーサ31を介在してそのスペーサの交換によるコア14の高さ調節を可能ならしめているが、スペーサ31は必要に応じて設ければよい。コアホルダ21は、ベースプレート15よりもキャビティに近い位置に設けられている。
The
下パンチ12は、図2に示すように、粉末成形に関与する主部12aの下部に、垂下した複数の足12bを周方向に間隔をあけて連設した構造にしている。主部12aは、単純な円筒形状にして表したが、実際には製品の断面形状に応じた形に成形される。例えば、成形対象が内接歯車式ポンプのアウターロータの場合、主部12aの断面形状は、外周が真円をなし、内周は歯と歯溝が交互に配置されたものになる。
As shown in FIG. 2, the
足12bは、主部12aの径方向厚みが大きな部位に設けると強度を確保し易い。例えば、主部12aの内周に前述の歯と歯溝がある場合、主部の歯を延長した形にして足12bを設けると強度確保が容易である。ダイ13やコアホルダ21との干渉が起こらなければ足12bの径方向厚みを主部12aの対応した部位の厚みよりも厚くしてもよく、この方法でも足12bの強度を高めることができる。
If the
コアホルダ21には、下パンチ12の各足12bに対応させた貫通穴21aを設けており、この貫通穴21aに下パンチの足12bを上下動可能に通し、この足12bの下部を下パンチホルダ19に連結している。
The
その連結は、半割りリング23と結束リング24とを備える図示のパンチ連結具20を用いて行うと、金型の交換を簡単かつ迅速に行うことができる。
When the connection is performed using the illustrated
図示のパンチ連結具20は、下パンチホルダ19の外周に径方向外方に突出する鍔などの凸部25を設け、各足12bの外周には高さ位置を揃えた周方向の溝26を設けており、さらに、半割りリング23の内面側に凸部25と溝26に対応させた第1の爪27と第2の爪28を設けている。第1、第2の爪27、28は、内フランジや、周方向に点在した爪でよい。
The illustrated
このパンチ連結具20は、下パンチホルダ19と下パンチの足12bの外周に半割りリング23を装着し、下パンチホルダ19の外周の凸部25に第2の爪28を、各足12bの外周の溝26に第1の爪27をそれぞれ係合させる。そしてその後に、その外側に結束リング24を嵌めて半割りリング23による連結状態を維持する構造にしており、結束リング24を外すだけで半割りリング23を取り外して下パンチホルダ19に対する下パンチ12の連結を解除することができる。
This
ダイ13は、押さえプレート29で押さえつけて固定しており、従って、パンチ連結具20による下パンチ12の連結を解き、さらに、押さえプレート29とダイプレート16の締結具(図はボルト30)を外すだけで下パンチ12、ダイ13及びコア14を簡単に一括して交換することができる。
The die 13 is pressed and fixed by a
このように構成した図示の粉末成形装置は、従来装置と同様の手順によって粉末の成形と、成形体のダイからの抜き出しが行われる。 The illustrated powder molding apparatus configured as described above performs powder molding and extraction of the molded body from the die by the same procedure as in the conventional apparatus.
次に、この発明の粉末成形装置の効果に確認試験結果を記す。試験はこの発明の粉末成形装置と従来の粉末成形装置を使用して外径90mm、歯先円径70mm、歯数10枚の内接歯車式ポンプのアウターロータを各30個成形し、得られたサンプルの内、外径の中心の振れ精度と端面の振れ精度を調査した。 Next, a confirmation test result will be described as an effect of the powder molding apparatus of the present invention. The test was obtained by molding 30 outer rotors of an internal gear pump having an outer diameter of 90 mm, a tip diameter of 70 mm, and 10 teeth using the powder molding apparatus of the present invention and a conventional powder molding apparatus. We investigated the deflection accuracy at the center of the outer diameter and the deflection accuracy of the end face.
内、外径の中心の振れ精度は、図3に示すように、成形したアウターロータRのNo. 1〜No. 10の各歯の肉厚(径方向寸法a)を測定し、サンプル30個のNo. 1〜No. 10のそれぞれの歯の最大肉厚(amax )と最小肉厚(amin )の差を求めて評価した。 As shown in FIG. 3, the center and outer diameter accuracy of the inner and outer diameters was measured by measuring the thickness (diameter dimension a) of each of No. 1 to No. 10 teeth of the molded outer rotor R, and 30 samples. No. 1 to No. 10 were evaluated by calculating the difference between the maximum thickness (a max ) and the minimum thickness (a min ) of each tooth.
また、端面の振れ精度は、各歯の歯先の全長(歯先中心の軸方向長さ)を調べ、No. 1〜No. 10のそれぞれの歯のパンチによる圧縮成形方向の最大長さと最小長さの差(全長差)を求めて評価した。 In addition, the runout accuracy of the end face is determined by examining the total length of the tip of each tooth (the axial length of the center of the tip), and the maximum length and minimum length in the compression molding direction by punching the teeth of No. 1 to No. 10. The difference in length (full length difference) was determined and evaluated.
表1に、コアをダイプレートで支持したこの発明の粉末成形装置とコアをヨークプレートで支持した従来の粉末成形装置によって成形したアウターロータの各歯の全長差と肉厚差を示す。 Table 1 shows the total length difference and thickness difference of each tooth of the outer rotor formed by the powder forming apparatus of the present invention in which the core is supported by the die plate and the conventional powder forming apparatus in which the core is supported by the yoke plate.
表1中のAは発明の粉末成形装置で成形した発明品を、Bは従来の粉末成形装置で成形した比較品を表す。表中の数値の単位はいずれも(mm)である。 In Table 1, A represents an inventive product molded with the powder molding apparatus of the invention, and B represents a comparative product molded with a conventional powder molding apparatus. The unit of numerical values in the table is (mm).
この比較試験結果からわかるように、この発明の粉末成形装置で成形した発明品Aは、従来の粉末成形装置で成形した比較品Bに比べて全長差、肉厚差とも最大値と最小値の差がほぼ半減しており、精度向上の効果が大きい。発明品Aの全長差の最大値は0.027mmであり、比較品Bの全長差の最小値0.034mmよりも小さい。また、発明品Aの肉厚差の最大値は0.013mmであり、比較品Bの肉厚差の最小値0.015mmよりも小さい。この発明においては、この発明の粉末成形装置で成形して製造された内外径の軸心の振れが0.03mm以下のポンプ用ロータなどの成形体と、その成形体を焼結した焼結部品も併せて提供する。 As can be seen from the results of this comparative test, the invention product A molded with the powder molding apparatus of the present invention has both a maximum value and a minimum value for both the overall length difference and the wall thickness difference compared to the comparative product B molded with the conventional powder molding apparatus. The difference is almost halved, and the effect of improving accuracy is great. The maximum value of the total length difference of Invention Product A is 0.027 mm, which is smaller than the minimum value of the total length difference of Comparative Product B of 0.034 mm. Moreover, the maximum value of the thickness difference of the invention product A is 0.013 mm, which is smaller than the minimum value of 0.015 mm of the thickness difference of the comparative product B. In the present invention, a molded body such as a pump rotor having an inner and outer diameter shaft center deflection of 0.03 mm or less produced by molding with the powder molding apparatus of the present invention, and a sintered part obtained by sintering the molded body Also provided.
内接歯車式ポンプは、吐出性能などがインナーロータ及びアウターロータの内、外径の同心度、端面の振れ精度の善し悪しによって大きく左右される。従って、この発明の粉末成形装置は、焼結して作られるポンプ用ロータの成形に利用すると大きな効果を期待できる。また、内外径の同心度や端面の振れ精度が要求されるポンプ用ロータ以外の焼結部品の成形に利用しても大きな効果を期待できる。 In the internal gear pump, the discharge performance and the like greatly depend on the degree of concentricity of the outer diameter of the inner rotor and the outer rotor, and the accuracy of the end face runout. Therefore, the powder molding apparatus of the present invention can be expected to have a great effect when used for molding a pump rotor that is made by sintering. In addition, a great effect can be expected even when used for molding sintered parts other than the rotor for pumps that require the concentricity of the inner and outer diameters and the deflection accuracy of the end face.
11 上パンチ
12 下パンチ
12a 主部
12b 足
13 ダイ
14 コア
15 ベースプレート
16 ダイプレート
17 ヨークプレート
18 連結ロッド
19 下パンチホルダ
20 パンチ連結具
21 コアホルダ
21a 貫通穴
22、30 ボルト
23 半割りリング
24 結束リング
25 凸部
26 溝
27 第1の爪
28 第2の爪
29 押さえプレート
31 スペーサ
11
Claims (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004032855A JP2005224807A (en) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | Powder forming apparatus, formed body made by the same, and sintered component made from the same formed body |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2016120499A (en) * | 2014-12-24 | 2016-07-07 | 住友電工焼結合金株式会社 | Powder molding mold, and manufacturing method for the mold |
JP2017094345A (en) * | 2015-11-19 | 2017-06-01 | 住友電工焼結合金株式会社 | Powder molding metal mold for stepped sintered part |
-
2004
- 2004-02-10 JP JP2004032855A patent/JP2005224807A/en active Pending
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