JP2006122924A

JP2006122924A - 金型

Info

Publication number: JP2006122924A
Application number: JP2004311236A
Authority: JP
Inventors: Akira Sekiguchi; 章関口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: JP4210856B2

Abstract

【課題】簡単な構成で、ダイとパンチとの摺動面を適切に無駄なく潤滑すると共にダイを効果的に冷却することができ、しかも、潤滑・冷却流体の品質を容易に維持することができる金型を提供する。
【解決手段】金型は、被成形品Ｗが収容されるキャビティ３を形成するダイ１と、このダイ１に対して相対的に移動してダイ１内で被成形品Ｗを加圧するパンチ２と、ダイ１内に配設されて潤滑・冷却流体を循環供給する第１通路４と、潤滑・冷却流体を保持してダイとパンチとの摺接面に潤滑・冷却流体を供給する潤滑・冷却流体保持部としての溝５と、第１通路４から分岐して配設されてパンチ２の相対的な位置に応じて溝５と連通・遮断される第２通路６と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は金型に関し、特に、ダイ内でパンチにより被成形品を加圧し所定形状に成形する金型に関するものである。

例えば、製品の寸法精度を確保するためのサイジングや粗形材を塑性変形させて所定形状の製品を成形する鍛造などに用いられる金型は、一般に、ダイとパンチとにより構成されている。そして、ダイとパンチとの摺接面を潤滑すると共に、パンチによってダイ内で被成形品を加圧することなどによる昇温を防止するために、粗形材（被成形品）を潤滑・冷却流体に浸漬したり、スプレーなどによって必要箇所に潤滑・冷却流体を吹き付け塗布することなどが従来から知られている（例えば特許文献１を参照）。
特許文献１には、昇降可能な上型と、該上型の下方で昇降可能な可動ダイおよび該可動ダイを囲繞する固定ダイから成る下型と、上型および可動ダイとともにキャビテイを画成すべく上下に相対移動自在にして可動ダイに配設されるノックアウトピンと、を備え、そのノックアウトピンにより成形完了後のワークを可動ダイより浮き上がらせるようにした鍛造金型の潤滑、冷却装置において、固定ダイの内側面には、ミスト状潤滑剤の供給源に連なる供給室を可動ダイの外側面との間に形成する凹部が設けられ、可動ダイには、可動ダイが下限位置にあるときに前記供給室に連通してキャビテイの底部に開口する第１通路と、可動ダイが上昇したときに前記供給室に連通するとともに上方に向けてキャビテイの底部に開口する第２通路とが設けられることを特徴とする鍛造金型の潤滑、冷却装置が開示されている。
この鍛造金型の潤滑、冷却装置では、上型および下型によりワークの鍛造が行なわれた後に、ノックアウトピンによりワークがノックアウトされると、供給室から第１通路を経てキャビテイ下面にミスト状潤滑剤が吹き付けられ、可動ダイが上昇すると第２通路が供給室に連通し、第２通路の開口端から上方の上型に向けてミスト状潤滑剤が吹き付けられる。そして、特許文献１では、上型および下型によりワークの鍛造が行なわれるときには、ミスト状潤滑材は、下型を構成する固定ダイおよび可動ダイ間の間隙から上方に噴出されてその間隙を清掃し、満たされることが記載されている。すなわち、特許文献１では、状況に応じて、下型を構成する固定ダイおよび可動ダイ間の間隙と、キャビティ下面と、上方の上型と、にミスト状潤滑剤を切換可能に吹き付け塗布するよう構成したものであった。

特公平６−７１６３８号公報

上記従来の技術のうち、粗形材（被成形品）を潤滑・冷却流体に浸漬するものにあっては、金型による成形工程の他に浸漬のための別の工程が必要となり、また浸漬に時間を要するという問題があった。また、被成形品が燒結により成形されるなどして空孔を有する場合には、潤滑・冷却流体に浸漬すると、その空孔内に潤滑・冷却流体が過剰に含浸されることにより、その金型内で所定形状に成形するときや、後の組付けなどの工程で潤滑・冷却流体が飛散し、周囲を汚損するなどの問題があった。さらに、被成形品を浸漬する潤滑・冷却流体の品質を維持する必要があるため、その管理が煩雑であるという問題もあった。
また、上記従来の技術のうち、スプレーなどによって必要箇所に潤滑・冷却流体を吹き付け塗布するものにあっては、成形工程とは別に潤滑・冷却流体を被成形品に吹き付け塗布する必要があるなどの問題があった。また、潤滑・冷却流体を被成形品に吹き付け塗布する場合には、潤滑・冷却流体が必要な箇所に吹き付け塗布されるだけでなく、その周囲にも飛散するため、無駄が生じると共に周囲が汚損され、必要な箇所を有効に潤滑すると共に冷却することが困難であるなどの問題もあった。さらに、潤滑・冷却流体は、成形時にパンチが相対的に移動することによるダイとパンチとの摺動面の発熱や、型打ちによる昇温によって潤滑性が劣化する傾向が一般的にあり、潤滑性が劣化した潤滑・冷却流体では、カジリなどが発生して成形品質が悪化するという問題があった。そして、特許文献１でも、ミスト状潤滑剤を吹きつけ塗布するものであるため、必要箇所に潤滑・冷却流体を吹き付け塗布するものと同様の問題があった。さらにまた、潤滑・冷却流体を吹き付け塗布するだけでは、ダイを効果的に冷却することができなかった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、ダイとパンチとの摺動面を適切に無駄なく潤滑すると共にダイを効果的に冷却することができ、しかも、潤滑・冷却流体の品質を容易に維持することができる金型を提供することを目的とする。

請求項１の金型に係る発明は、上記目的を達成するため、被成形品が収容されるキャビティを形成するダイと、該ダイに対して相対的に移動してダイ内で被成形品を加圧するパンチと、ダイ内に配設されて潤滑・冷却流体を循環供給する第１通路と、潤滑・冷却流体を保持してダイとパンチとの摺接面に潤滑・冷却流体を供給する潤滑・冷却流体保持部と、第１通路から分岐して配設されパンチの相対的な位置に応じて潤滑・冷却流体保持部と連通・遮断される第２通路と、を備えたことを特徴とするものである。

請求項１の発明では、ダイ内に被成形品を収容してパンチを移動させることにより加圧し、所定形状に成形する。この際、ダイ内に配設された第１通路に潤滑・冷却流体が常時、または必要に応じて循環供給されて、ダイが効果的に冷却される。また、パンチが所定位置に移動されたとき、潤滑・冷却流体保持部が第２通路と連通されて、第１通路から分岐して配設された第２通路を介して、潤滑・冷却流体保持部に潤滑・冷却流体が供給され保持される。そして、パンチが所定位置から移動されると、潤滑・冷却流体保持部が第２通路から遮断され、パンチの移動に伴って、周囲に飛散することなく潤滑・冷却流体がパンチの移動毎に潤滑・冷却流体保持部からダイとパンチとの摺接面に供給されて、短時間で無駄なく塗布される。

請求項１の発明によれば、特に、ダイ内に配設されて潤滑・冷却流体を循環供給する第１通路と、潤滑・冷却流体を保持してダイとパンチとの摺接面に潤滑・冷却流体を供給する潤滑・冷却流体保持部と、第１通路から分岐して配設されてパンチの相対的な位置に応じて潤滑・冷却流体保持部と連通・遮断される第２通路と、を備えたことという簡単な構成により、ダイとパンチとの摺動面を適切に無駄なく潤滑すると共にダイを冷却することができ、しかも、潤滑・冷却流体の品質を容易に維持することが可能な金型を提供することができる。

本発明の金型の実施の一形態を、被成形品として燒結部品のサイジング用金型である場合により、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。なお、図において、同一符号は同様の部分または相当する部分に付すものとする。
本発明の金型は、概略、被成形品Ｗが収容されるキャビティ３を形成するダイ１と、このダイ１に対して相対的に移動してダイ１内で被成形品Ｗを加圧するパンチ２と、ダイ１内に配設されて潤滑・冷却流体を循環供給する第１通路４と、潤滑・冷却流体を保持してダイとパンチとの摺接面に潤滑・冷却流体を供給する潤滑・冷却流体保持部としての溝５と、第１通路４から分岐して配設されてパンチ２の相対的な位置に応じて溝５と連通・遮断される第２通路６と、を備えている。

ダイ１は、この実施の形態の場合、ダイアウタリング１０にダイインサート１１を圧入することにより構成されている。図３に示すように、ダイインサート１１の内部には、被成形品Ｗとして例えば燒結部品の粗形材が収容されるキャビティ３が形成される。
図２および図３に示すように、パンチ２は、ダイインサート１１に嵌挿される下パンチ２０と、下パンチ２０と対向するように配置された上パンチ２１とにより構成されている。下パンチ２０の下端には、ダイインサート１１の下端面と衝合可能なフランジ２０ａが形成されており、このフランジ２０ａがダイ１の下端面に衝合する上昇位置にあるときに、その上端面２０ｂがダイ１の上端面と同一面を形成することができる長さに設定されている。そして、下パンチ２０は、ダイインサート１１の内周面１１ａに対して摺動して、図２および図３に示すように、下降限位置までダイ１に対して相対的に下降移動するよう支持されている。一方、上パンチ２１は、ダイ１から離間した状態からダイインサート１１の内周面１１ａへ嵌挿されて所定位置まで摺動するように、その基端部２１ａがプレスのラムに支持されている。

ダイアウタリング１０の内周面には螺旋状の溝が形成されており、ダイインサート１１が内嵌されることにより、第１通路４がダイインサート１１の内周面１１ａの周囲に形成されている。そして、第１通路４の下端部近傍と上端部近傍には、潤滑・冷却流体が供給される供給通路４ａと、潤滑・冷却流体を排出する排出通路４ｂとが、それぞれダイアウタリング１０の内周面と外周面を貫通するように形成されている。なお、第１通路４は、この実施の形態に限定されることなく、ダイインサート１１の外周面に螺旋状の溝を形成してダイアウタリング１０を外嵌することにより構成するなど、他の手法により配設することもできる。
一方、ダイインサート１１の下端部近傍の供給通路４ａと対応する位置には、第２通路６がダイインサート１１の内周面と外周面を貫通するように形成されている。
下パンチ２０の側部外周面の上方端部近傍であって、図２および図３に示すように、下降限位置までダイ１に対して相対的に下降移動したときに第２通路６と対応する位置には潤滑・冷却流体保持部を構成する溝５が全周にわたって形成されている。なお、潤滑・冷却流体保持部は、溝５に限定されることはなく、凹部など、他の形状のものに替えることもできる。また、溝５への潤滑・冷却流体の補充量は、供給通路４ａへの潤滑・冷却流体の供給圧力や、第２通路６の断面径の大きさによって調整することができ、また、溝５が保持する潤滑・冷却流体の量は、溝５の断面積によって調整することができる。さらに、潤滑・冷却流体保持部は、溝５内に供給された潤滑・冷却流体をより保持してダイインサート１１の内周面１１ａに適切に塗布することができるようにするために、溝５内部にフェルトのような繊維やスポンジのような多孔質部材を挿入してもよい。また、ダイインサート１１の内周面１１ａと下パンチ２０との摺接面に供給された潤滑・冷却流体が下方に垂れるのを防ぐために、溝５の下方にＯリングなどのシール部材を設けてもよい。さらに、ダイインサート１１の内周面１１ａと下パンチ２０との摺接面に供給塗布することにより形成する潤滑・冷却流体の膜の厚さ（量）は、両者１１ａ、２０のクリアランスによって調整することができる。

つぎに、上述した本発明の金型の作動を、被成形品Ｗである燒結部品をサイジングする場合により、説明する。
サイジングを開始する前の状態（前のサイクルが終了した状態）の金型では、図１に示すように、下パンチ２０がダイ１に対して相対的に上昇してそのフランジ２０ａがダイインサート１１の下面に当接し、上端面２０ｂがダイ１の上面と同一平面を形成している。上パンチ２１は、ダイインサート１１の内周面１１ａから抜けて上方に退避した状態となっている。このとき、供給通路４ａに潤滑・冷却流体が所定の圧力および流量で供給循環されている。潤滑・冷却流体は、供給通路４ａから第１通路４を通って排出通路４ｂから排出され、ダイ１を所定の温度に調整する。なお、ダイ１の温度を検出して、予め設定された所望のダイ１の温度との差に基づいて、潤滑・冷却流体の温度を調整して供給することができ、また、潤滑・冷却流体の流量を変化させることが望ましい。
この状態では、第２通路６は、下パンチ２０の上昇に伴って溝５との連通が遮断された状態となっている。しかしながら、下パンチ２０の溝５には、前のサイクルで第２通路６を介して供給通路４ａから供給される潤滑・冷却流体の一部が補給保持されており、前のサイクルで下パンチ２０がダイ１に対して相対的に上昇移動したときに、溝５から潤滑・冷却流体がダイインサート１１の内摺面１１ａに供給塗布されて、ダイインサート１１の内摺面１１ａと下パンチ２０との間の摺接面に潤滑・冷却流体の膜が形成されている。

サイジングを開始するに際しては、図２に示すように、下パンチ２０を相対的に下降させると共に燒結部品のサイジングを行う前の粗形材Ｗをダイインサート１１の内周面１１ａの上方開口に整合させて、ダイ１の内部に収容する。このとき、下パンチ２０の相対的な下降に伴って、ダイ１のキャビティ３を構成する内周面１１ａと下パンチ２０の外周面、すなわちダイ１とパンチ２との摺接面に、溝５から潤滑・冷却流体が供給塗布されて膜を形成する。そして、下パンチ２０がその下降限位置まで下降すると、溝５が第２通路６と整合し、第１通路４に供給される潤滑・冷却流体の一部が第２通路６を介して溝５に補給される。

次いで、上パンチ２１をダイ１に対して相対的に下降させてダイインサート１１の内周面１１ａに嵌挿して、下パンチ２０の上端面２０ｂと上パンチ２１の下端面２１ｂとダイインサート１１の内周面１１ａとによってキャビティ３を形成し、図３に示すように、上パンチ２１をさらに所定位置まで摺動させると、粗形材Ｗは、キャビティ３内で下パンチ２０と上パンチ２１との間で加圧されて、所定の寸法精度に成形されることとなる。粗形材Ｗを加圧することにより熱が発生してダイ１が昇温する傾向にあるが、ダイインサート１１の内周面１１ａの周囲に形成された第１通路４に潤滑・冷却流体が循環供給されているため、ダイ１が設定された温度以上に昇温することはない。また、下パンチ２０がダイ１に対して相対的に昇降移動することによって、ダイインサート１１の内摺面１１ａに潤滑・冷却流体の膜が形成されているため、上パンチ２０がダイインサート１１の内摺面１１ａに対して円滑に摺動し、摩擦熱の発生を抑えることとなる。

粗形材Ｗの成形が完了すると、上パンチ２１を相対的に上昇移動させてダイインサート１１の内摺面１１ａから退避するように抜き、図４に示すように、下パンチ２０をダイ１に対して相対的に上昇移動させて、成形が完了した製品Ｗ’をダイ１上に移動させる。このとき、下パンチ２０のダイ１に対する相対的な上昇移動に伴って、溝５から潤滑・冷却流体がダイインサート１１の内周面１１ａと下パンチ２０との摺接面に供給されて、潤滑・冷却流体の膜を形成することとなる。

上述した説明から明らかなように、本発明による金型では、ダイ１を冷却するために第１通路４に循環供給される潤滑・冷却流体の一部を、ダイ１に対して摺動するパンチ２の潤滑にも利用する。そして、かかる潤滑・冷却流体は、パンチ２の移動に伴ってダイ１との摺接面に適切な量が供給塗布されて膜を形成し、パンチ２がダイ１に対して所定の位置に移動したときに溝５に補給される。なお、本発明は、サイジング用の金型に限定されることなく、鍛造用の金型など、他の金型にも適用することができる。

本発明の金型の実施の一形態を示すもので、下パンチがダイに対して相対的に上昇移動した成形を開始する前の状態を説明するための断面図である。図１の状態から、下パンチをダイに対して相対的に下降移動させて、溝が第２通路と整合した状態を説明するために示した断面図である。図２の状態から、上パンチを相対的に下降移動させてキャビティ内に収容された粗形材を上パンチと下パンチとの間で加圧した状態を説明するために示した断面図である。図３の状態から、上パンチを相対的に上昇移動させて退避させ、下パンチをダイに対して相対的に上昇移動させてキャビティ成形が完了した製品をダイ上に移動させた状態を説明するために示した断面図である。

符号の説明

１：ダイ、２：パンチ、３：キャビティ、４：第１通路、５：溝（潤滑・冷却流体保持部）、６：第２通路

Claims

被成形品が収容されるキャビティを形成するダイと、
該ダイに対して相対的に移動してダイ内で被成形品を加圧するパンチと、
ダイ内に配設されて潤滑・冷却流体を循環供給する第１通路と、
潤滑・冷却流体を保持してダイとパンチとの摺接面に潤滑・冷却流体を供給する潤滑・冷却流体保持部と、
第１通路から分岐して配設されパンチの相対的な位置に応じて潤滑・冷却流体保持部と連通・遮断される第２通路と、
を備えたことを特徴とする金型。