JP2006175820A

JP2006175820A - 金型の製造方法

Info

Publication number: JP2006175820A
Application number: JP2004373880A
Authority: JP
Inventors: Yasukimi Suzuki; 康公鈴木
Original assignee: Suzuka Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Suzuka Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】射出成形で用いられる金型の製造は、熟練した技術者の経験と勘に基づく修正作業に依存することが大きく、これが金型の製造期間の長期化、金型コストの高騰化の原因になっていた。
【解決手段】可動型、固定型および成形品の共通の基準軸を設け、該基準軸に基づいて測定した成形品の寸法誤差を、可動型および固定型のそれぞれの基準軸における修正寸法に置き換えて修正を行うため、金型の修正回数を少なくして金型を安価に短期間で製造できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂成形品を製造するための金型の製造方法に関する。

一般に、金型は、成形品の設計図、使用する樹脂の特性等に基づいて作成された図面により製造される。
しかし、金型を図面通りに製造しても、成形収縮率のバラツキなどの要因で、金型の修正なしで所望の寸法精度の成形品を得ることはできない。
そこで、成形品の成形テスト（所謂トライ）、成形品の寸法測定、金型の再加工等の修正を繰り返し行い、所望の寸法精度の成形品を得ることが一般的に行われている。この金型の修正は、熟練した技術者の経験と勘に基づいて行われており、これが金型の製造期間の長期化、金型コストの高騰化の原因になっている。

かかる問題を解決し、熟練技術者の経験や勘に頼らずに金型を製造する技術が各種提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開平０６−９１７０３号公報特開平０７−２８５１５６号公報特開２０００−２５４９４５号公報

しかし、成形品を３次元測定器等により実際に測定したときに判明する成形品の設計値との寸法誤差を、金型の修正寸法として正確に把握することが困難であるという問題は解決されていない。
かかる問題は、成形品を測定する際に想定する基準軸と、固定型および可動型を加工する際に想定する基準軸との間に整合性がないことに起因している。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、可動型および固定型のそれぞれに想定した基準軸と、成形品に想定した基準軸との間に整合を図ることにより、成形品を実測することにより把握した寸法誤差を、可動型および固定型の修正寸法として正確に置き換えることにより、金型の修正を行う金型の製造方法を提供するものである。

請求項1に記載の金型の製造方法は、可動型のパーティングライン面に設けた互いに直交する２本の軸Ｘｍ、軸Ｙｍを想定し、固定型のパーティングライン面に設けた互いに直交する２本の軸Ｘｆ、軸Ｙｆを想定し、可動型および固定型を加工する金型の製造方法において、可動型のキャビティに、少なくとも２個の孔ｍを、各孔ｍの中心を結ぶ直線が軸Ｘｍと平行になるように設け、固定型のキャビティに、前記孔ｍに対向する位置に少なくとも２個の孔ｆを設け、一端が孔ｍまたは孔ｆに圧入され、他端が孔ｆまたは孔ｍに遊嵌される少なくとも２本のピンを設け、固定型と可動型を合わせて形成した金型キャビティに、溶融樹脂を注入・冷却して試作成形品を成形し、前記ピンによって、試作成形品に形成された少なくとも２個の貫通穴の中心を結ぶ軸Ｘａを想定し、いずれかの貫通穴の中心を通り軸Ｘａに直交する軸Ｙａを想定し、軸Ｘａおよび軸Ｙａから、試作成形品の所定位置までの寸法を測定したときの設計寸法との誤差Ｘｇおよび誤差Ｙｇを求め、誤差Ｘｇを、軸Ｘｍおよび軸Ｘｆからのそれぞれの修正寸法に置き換え、誤差Ｙｇを、軸Ｙｍおよび軸Ｙｆからのそれぞれの修正寸法に置き換えることにより、成形品、固定型および可動型共通の基準軸である軸Ｘａ、軸Ｙａに基づいて、成形品の実際の寸法誤差を、固定型および可動型の修正寸法に置き換えることができるので、修正回数を少なくして金型を安価に短期間で製造できるものである。

請求項２に記載の金型の製造方法は、請求項１において、可動型および固定型の修正が完了した後、可動型または固定型に圧入した少なくとも２本のピンを除去し、孔ｍ１、孔ｍ２、孔ｆ１および孔ｆ２を金属材料で埋めるため、成形品に形成した貫通穴を無くすことができ、所望の形状の成形品を成形するための金型を、修正回数を少なくして安価に短期間で製造できる。

本発明は、可動型固定型および成形品の共通の基準軸を設け、該基準軸に基づいて測定した成形品の寸法誤差を、可動型および固定型のそれぞれの基準軸における修正寸法に置き換えて修正を行うため、修正回数を少なくして金型を安価に短期間で製造できるという効果を奏する。

以下に実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

図１は、可動型の斜視図であり、図２は、固定型の斜視図である。図３は、これらの可動型および固定型を用いて成形した成形品の斜視図である。
尚、説明を簡単にするため、可動型および固定型を位置決めするためのガイドピンおよびガイドポストは図示していない。

（可動型）
図１に示すように、可動型１のパーティングライン面２には、３個の穴３、穴４および穴５が設けられている。そして、穴３と穴４のそれぞれの中心を通る軸Ｘｍと、穴５の中心を通り、軸Ｘｍに直交する軸Ｙｍが想定されている。
これらの軸Ｘｍおよび軸Ｙｍは、可動型１の加工及び修正をするときに、加工装置等が基準として用いる基準軸となるものである。

また、可動型１に設けられたキャビティ６には、２個の孔７および孔８が、それぞれの孔の中心を通る直線９が軸Ｘｍと平行になるように設けられている。そして、孔８の中心を通り、直線９に直交する直線１０が想定されている。

したがって、図１に示すように、互いに直交する座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを想定したとすれば、軸Ｙｍと直線１０のＸ方向の位置関係と、軸Ｘｍと直線９のＹ方向の位置関係は、把握することができる。

（固定型）
同様にして、図２に示すように、固定型１１のパーティングライン面１２には、３個の穴１３、穴１４および穴１５が設けられている。そして、穴１３と穴１４のそれぞれの中心を通る軸Ｘｆと、穴１５の中心を通り、軸Ｘｆに直交する軸Ｙｆが想定されている。
これらの軸Ｘｆおよび軸Ｙｆは、固定型１１の加工及び修正をするときに、加工装置等が基準として用いる基準軸となるものである。

また、固定型１１に設けられたキャビティ１６には、可動型１に設けた孔７および孔８と対向（対応）する位置に２個の孔１７および孔１８が、それぞれの孔の中心を通る直線１９が軸Ｘｆと平行になるように設けられている。そして、孔１８の中心を通り、直線１９に直交する直線２０が想定されている。

したがって、図２に示すように、座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを想定したとすれば、軸Ｙｆと直線２０のＸ方向の位置関係と、軸Ｘｆと直線１９のＹ方向の位置関係は、把握することができる。

また、図１に示すように、固定型１１の孔１７および孔１８には、２本のピン２１、ピン２２の一端が圧入等されている。このピン２１およびピン２２の他端は、可動型１に設けた孔７及び孔８と遊嵌する寸法に加工されている。

（試作成形品）
前記した可動型１および固定型１１を、図示しないガイドピン（ガイドポスト）およびガイドブッシュを用いて位置決めし、互いのパーテーションライン面を合わせて金型を閉じることにより成形品を成形するための金型キャビティを形成することができる。
この金型キャビティに、図示しないゲートから溶融樹脂を射出し、該溶融樹脂を冷却して金型を開くと、図３に斜視図、図４に平面図を示す試作成形品３０を成形することができる。

試作成形品３０には、ピン２１およびピン２２により２個の貫通穴３１、穴３２があけられている。そうすると、それぞれの穴の中心を通る軸Ｘaと、穴３２の中心を通り、軸Ｘaに直交する軸Ｙaが想定することができる。

これらの穴３１および穴３２は、可動型１、固定型１１および試作成形品３０の位置関係を把握するための共通の基準軸（Ｘａ、Ｙａ）を形成するためのものである。すなわち、穴であるが故に、図３に示すようなパーティングラインをまたいだ形状の成形品と、その成形品を成形する可動型１および固定型１１との位置関係を容易に把握できるのである。

（金型の修正）
３次元測定器等を用いて、前記した試作成形品３０を、軸Ｘaおよび軸Ｙaを基準軸として測定したときの寸法を、図４に示すようにＡ、Ｃとし、試作成形品の設計値をＢ、Ｄとした場合、Ｘ方向は、Ｂ−Ａの寸法誤差（誤差Ｘｇ）が発生し、Ｙ方向は、Ｄ−Ｃの寸法誤差（誤差Ｙｇ）が発生していることになる。

ここで、試作成形品３０の貫通穴３１は、ピン２１によりあけられたものであるから、穴３１の中心は、可動型１に設けられた孔７の中心と、固定型１１に設けられた孔１７（ピン２１）の中心と一致していると考えることができる。
同様に、試作成形品３０の貫通穴３２は、ピン２２によりあけられたものであるから、可動型１に設けられた孔８の中心と、固定型１１に設けられた孔１８（ピン２２）の中心と一致していると考えることができる。

そうすると、試作成形品３０に想定した軸Ｘａは、可動型１に想定した直線９と、固定型１１に想定した直線１９と一致しており、軸Ｙａは、可動型１に想定した直線１０と、固定型１１に想定した直線２０と一致していると考えることができる。
そして、前記したように、軸Ｘｍと直線９、軸Ｙｍと直線１０の位置関係は、３次元測定器等で把握可能であるから、試作成形品３０に想定した軸Ｘａおよび軸Ｙａと、可動型１に想定した軸Ｘｍおよび軸Ｙｍの位置関係を把握することができる。

したがって、可動型１において、軸Ｘａを基準軸として把握した誤差Ｘｇを、軸Ｘｍを基準軸とした修正寸法に置き換えることができ、また、軸Ｙａを基準軸として把握した寸法誤差Ｙｇを、軸Ｙｍを基準軸とした修正寸法に置き換えることができる。

同様に、前記したように、軸Ｘｆと直線１９、軸Ｙｆと直線２０の位置関係は、３次元測定器等で把握可能であるから、試作成形品３０に想定した軸Ｘａおよび軸Ｙａと、固定型１１に想定した軸Ｘｆおよび軸Ｙｆの位置関係を把握することができる。

したがって、固定型１１において、軸Ｘａを基準軸として把握した寸法誤差Ｘｇを、軸Ｘｆを基準軸とした修正寸法に置き換えることができ、また、軸Ｙａを基準軸として把握した寸法誤差Ｙｇを、軸Ｙｆを基準軸とした修正寸法に置き換えることができる。

すなわち、試作成形品３０を実測することにより判明した寸法誤差Ｘｇおよび寸法誤差Ｙｇを、可動型１を加工する加工装置等が用いる基準軸であるＸｍ、Ｙｍを用いて修正すべき寸法として示すことができ、かつ、固定型１１を加工する加工装置等が用いる基準軸であるＸｆ、Ｙｆを用いて修正すべき寸法として示すことができる。

この寸法誤差Ｘｇおよび寸法誤差Ｙｇを可動型、固定型それぞれの基準軸の修正寸法に置き換えて、可動型、固定型それぞれを加工することにより、所望の成形品を成形することができる可動型１および固定型１１を製造することができる。

説明を簡単にするため、実施例１との相違点のみを説明し、同一である部分は同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例２は、実施例１で説明した方法により可動型１および固定型１１を修正して、所望の成形品３０が得られるようになった可動型１および固定型１１の後処理に関するものである。
成形品３０に、貫通穴がない場合は、可動型１に設けた２個の穴と、固定型１１に設けた２個の穴および２本のピンを取り除く必要がある。

まず、修正を終えた固定型１１から、２個の孔１７および孔１８にそれぞれ圧入した２本のピン２１およびピン２２を取り除く。
その後、修正を終えた可動型１の孔７および孔８と、固定型１１の孔１７及び孔１８を、金属材料を用いて埋め、キャビティ面を加工することにより穴３１および穴３２を無くした成形品を加工することができる可動型１および固定型１１を製造することができる。

前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。

例えば、実施例１において、ピン２１およびピン２２として、断面円形状のものを例示したが、断面が四角であってもよい。
また、試作成形品３０の測定を、軸Ｘａおよび軸Ｙａを基準軸として、可動型側、固定型側それぞれについて行い、寸法誤差Ｘｇ、Ｙｇを、可動型側、固定型側それぞれについて把握し、可動型側、固定型側それぞれの修正寸法に置き換えて、修正しても良い。

また、実施例１で用いた軸Ｘｍと軸Ｙｍ、軸Ｘｆと軸Ｙｆ、軸Ｘａと軸Ｙａは直交しているが、必ずしも直交していなくてもよく、各軸の関係が把握されていれば斜交座標、極座標などを用いても良い。

例えば、図１において、穴３の中心と穴５の中心を通る図示しない軸Ｙ‘ｍを想定し、この軸Ｙ‘ｍと軸Ｘｍとからなる斜交座標を、可動型１の加工の基準となる基準軸として想定しても良い。また、図２における穴１３の中心と穴１５の中心を通る図示しない軸Ｙ‘ｆを想定し、この軸Ｙ‘ｆと軸Ｘｆとからなる斜交座標を、固定型１１の加工の基準となる基準軸としても良い。そうすると、図４に示した試作成形品における軸Ｘａと軸Ｙａとの位置関係は複雑になるが、極座標からガウス座標への換算は、３次元測定機等のプログラムを用いれば容易に把握できる。

すなわち、可動型１および固定型１１にそれぞれ想定した２本の加工の基準軸は、直交していなくても、試作成形品に想定した基準軸に基づいて把握した寸法誤差を、可動型１および固定型１１のそれぞれに想定した加工の基準軸に置き換えることができる。

また、実施例１には、Ｚ方向の軸に関しての記載はないが、必要に応じてＺ軸の基準を設けることができる。例えば、可動型１のパーティングライン面２において、穴３、穴４、穴５のそれぞれの近傍に測定ポイントを設け、これらのポイントが形成する面を可動型１のＺ方向の基準として想定することができる。同様に、固定型１１のパーティングライン面１２において、穴１３、穴１４、穴１５のそれぞれの近傍に測定ポイントを設け、これらのポイントが形成する面を固定型１１のＺ方向の基準として想定することができる。

さらに、可動型１のキャビティ６内と、固定型１１のキャビティ１６内に、それぞれＺ方向の基準を想定することにより、Ｚ方向の対応も可能となる。

本発明は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂の射出成形並びに圧縮成形などに用いられる金型を、安価かつ短期に製造する金型の製造方法に適用される。射出成形用金型に言及すればガスアシスト成形、発泡成形など反り、歪みの少ない寸法精度のよい成形法との組み合わせが最適である。さらにダイキャスト金型にも適用可能と想定される。

可動型の斜視図である（実施例１）固定型の斜視図である（実施例１）試作成形品の斜視図である（実施例１）試作成形品の平面図である（実施例１）

符号の説明

１可動型
２パーティングライン面
６キャビティ
７孔
８孔
１０固定型
１２パーティングライン面
１６キャビティ
１７孔
１８孔
２１ピン
２２ピン

Claims

可動型のパーティングライン面に設けた互いに直交する２本の軸Ｘｍ、軸Ｙｍを想定し、
固定型のパーティングライン面に設けた互いに直交する２本の軸Ｘｆ、軸Ｙｆを想定し、
前記可動型および前記固定型を加工する金型の製造方法において、
前記可動型のキャビティに、少なくとも２個の孔ｍを、各孔ｍの中心を結ぶ直線が前記軸Ｘｍと平行になるように設け、
前記固定型のキャビティに、前記孔ｍに対向する位置に少なくとも２個の孔ｆを設け、
一端が前記孔ｍまたは前記孔ｆに圧入され、他端が前記孔ｆまたは前記孔ｍに遊嵌される少なくとも２本のピンを設け、
前記固定型と前記可動型を合わせて形成した金型キャビティに、溶融樹脂を注入・冷却して試作成形品を成形し、
前記ピンによって、該試作成形品に形成された少なくとも２個の貫通穴の中心を結ぶ軸Ｘａを想定し、いずれかの前記貫通穴の中心を通り前記軸Ｘａに直交する軸Ｙａを想定し、
該軸Ｘａおよび該軸Ｙａから、前記試作成形品の所定位置までの寸法を測定したときの設計寸法との誤差Ｘｇおよび誤差Ｙｇを求め、
該誤差Ｘｇを、前記軸Ｘｍおよび前記軸Ｘｆからのそれぞれの修正寸法に置き換え、
該誤差Ｙｇを、前記軸Ｙｍおよび前記軸Ｙｆからのそれぞれの修正寸法に置き換え、
前記可動型および前記固定型を修正することを特徴とする金型の製造方法
前記可動型および前記固定型の修正が完了した後、
前記ピンを除去し、
前記孔ｍ１、前記孔ｍ２、前記孔ｆ１および前記孔ｆ２を金属材料で埋めることを特徴とする請求項１に記載の金型の製造方法