JP2006256244A - 成形用金型及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
成形用金型において、成形品の離型性と表面性とを確保可能な技術の提供。
【解決手段】
被成形材を充填する空間部を形成する金型部材の面を、表面粗さを細かくするめっき処理などの第１の表面処理と、該第１の表面処理による表面粗さを粗くして約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲とするブラスト加工などの第２の表面処理とを施して構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、金属や樹脂などの被成形材を成形する成形用金型に係り、特に、被成形材の離型性を改善する技術に関する。

従来、成形用金型においては、被成形材が充填される空間部（以下、成形空間部という）を形成する金型部材の面は、耐食性や耐磨耗性を向上させるためにめっきなどの表面処理が施される場合が多い。
また、本発明に関連した従来技術であって、文献に記載された技術としては、例えば、特開２００１−２８７２２７号公報（特許文献１）に記載されたものがある。該公報には、鏡面仕上げした金型からの成形品の離型性を良くするために、金型の表面粗さを０．２〜３．０×１０^−６ｍとするとした技術が記載されている。

特開２００１−２８７２２７号公報

上記めっきなどの処理を施した表面状態の成形用金型においては、被成形材を成形した後、成形品として取り出す際の離型抵抗が大きくなる。このため、取り出した成形品に変形や歪が発生することが多い。また、特開２００１−２８７２２７号公報記載の技術は、金型の表面粗さを０．２〜３．０×１０^−６ｍと広範囲の値に限定したものであり、下限値側の例えば０．２〜０．３×１０^−６ｍ程度の表面粗さでは成形品表面との間の密着性が高く、離型抵抗がまだかなり高い可能性があり、一方、上限値側の例えば１．０×１０^−６ｍを超え３．０×１０^−６ｍ以下程度の表面粗さでは、成形品の表面粗さが粗くなる。
本発明の課題点は、かかる従来技術の状況に鑑み、成形用金型において、成形品の良好な離型性が得られるとともに、成形品の表面も所定の粗さ精度を確保できるようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決し、成形品に変形や歪を発生させずかつ滑らかな成形品表面を実現できる成形技術を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、成形用金型として、基本的に、被成形材を充填する空間部を形成する金型部材の面を、表面粗さを細かくするめっき処理などの第１の表面処理と該第１の表面処理による表面粗さを粗くして約０．４Ｓ（０．４×１０^−６ｍ）から１．０Ｓ（１．０×１０^−６ｍ）の範囲とするブラスト加工などの第２の表面処理とを施して構成する。

本発明によれば、成形品の離型性を改善して成形品の変形や歪の発生を防止することができ、かつ、成形品の表面を所定の滑らかさを有したものとすることができる。

以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図４は、本発明の第１の実施例としての成形用金型の説明図である。
図１は、本発明の第１の実施例としての成形用金型の全体構成例図である。
図１において、１は成形用金型、２ａ、２ｂは、成形機側に設けられ成形用金型１が結合される成形機側部材、３は、成形用金型１において上方（図１において上方）に設けられる第１の金型部材、３ａは、第１の金型部材３の凹部、３ａｓは、該凹部３ａの表面、４は、成形用金型１において下方（図１において下方）に設けられる第２の金型部材、４ａは、第２の金型部材４の凸部、４ａｓは、該凸部４ａの表面、５は、表面３ａｓと表面４ａｓとの間に形成される成形空間部に充填された被成形材である。上記該凹部３ａの表面３ａｓと上記凸部４ａの表面４ａｓはともに、切削加工や研磨加工などで形成された素表面にクロムめっき処理などの第１の表面処理が施され、表面粗さを細かくされて鏡面状とされた面が、さらに、第２の表面処理としてのブラスト加工などによって表面粗さを粗くされ、約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲の表面粗さとされている。約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲の表面粗さとされることで、成形品の離型性と表面性との双方が確保される。

図２は、図１の成形用金型１において、成形品を取り出した場合の状態を示す図である。
図２において、５ａは、被成形材５（図１）が成形されて成る成形品である。成形用金型１から成形品５ａを取り出すとき、例えば、第１の金型部材３を図の上方に引き上げるなどして、成形品５ａの表面から該第１の金型部材３の凹部３ａを離間させ、次に、例えば、エジェクトピンを用いるなどして、該成形品５ａを、第２の金型部材４の凸部４ａから離間させる。図２は、成形品５ａが、第１の金型部材３、第２の金型部材４のそれぞれから離間されたときの状態を示す。上記のように、第１の金型部材３の凹部３ａの表面３ａｓ、第２の金型部材４の凸部４ａの表面４ａｓはともに、約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲の表面粗さとされているため、成形品５ａの表面と、表面３ａｓや表面４ａｓとの間に適切な空気領域が形成されて、成形品５ａの良好な離型性が得られ、該成形品５ａがそれぞれの金型部材３、４から離間されるときにも、該成形品５ａに変形や歪みなどは発生しない。また、成形品５ａの表面も、第１の金型部材３の凹部３ａの表面３ａｓにおける約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲の表面粗さ及び第２の金型部材４の凸部４ａの表面４ａｓにおける約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲の表面粗さに対応して、滑らかな表面状態として成形される。

図３は、図１の成形用金型において、成形品５ａの表面と金型部材の面との関係を示す図である。
図３において、１１ａは、第１の金型部材３の凹部３ａにおいて、切削加工や研磨加工などで形成された素表面上に第１の表面処理で形成されたクロムめっきなどの第１の表面処理層、１１ｂは、第２の金型部材４の凸部４ａにおいて、切削加工や研磨加工などで形成された素表面上に第１の表面処理で形成されたクロムめっきなどの第１の表面処理層、５ａｓ_１は、成形品５ａの表面であって、第１の金型部材３の凹部３ａの表面３ａｓ側の表面、５ａｓ_２は、成形品５ａの表面であって、第２の金型部材４の凸部４ａの表面４ａｓ側の表面である。第１の表面処理層１１ａ、１１ｂはそれぞれ、第２の表面処理としてのブラスト加工などによって、表面粗さが約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲の値とされた表面３ａｓ、４ａｓを形成し、成形品５ａの表面５ａｓ_１、５ａｓ_２との間に適切な空気領域を形成して、該成形品５ａの所定の離型性と表面性とがともに確保されるようになっている。

図４は、図１の成形用金型における効果を説明するための図である。（ａ）は、成形用金型の断面図、（ｂ）は側面図である。
本図４は、第１の金型部材３の凹部３ａ、第２の金型部材４の凸部４ａとも、切削加工や研磨加工などで形成された素表面上に第１の表面処理によるクロムめっき層などの表面処理層が形成されたままで、ブラスト加工など表面粗さを粗くして約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲の値とする第２の表面処理加工は施されていない場合を示す。図４において、１１ａは、第１の金型部材３の凹部３ａにおいて、切削加工や研磨加工などで形成された素表面上に形成されたクロムめっきなどの表面処理層、３ａｓ'は、表面処理層１１ａの表面、１１ｂは、第２の金型部材４の凸部４ａにおいて、切削加工や研磨加工などで形成された素表面上に形成されたクロムめっきなどの表面処理層、４ａｓ'は、表面処理層１１ｂの表面、５ａ'は成形品、５ａｓ_１'は、成形品５ａ'の表面であって、第１の金型部材３の凹部３ａの表面３ａｓ'側の表面、５ａｓ_２'は、成形品５ａ'の表面であって、第２の金型部材４の凸部４ａの表面４ａｓ'側の表面である。本図４の構成においては、表面処理層１１ａが形成する表面３ａｓ'、表面処理層１１ｂが形成する表面４ａｓ'１１ｂはそれぞれ、めっきなどの表面処理がされたままの状態にあり、例えば表面粗さが約０．３Ｓ以下の鏡面状態にあるものとする。かかる状態においては、表面３ａｓ'、４ａｓ'それぞれと、成形品５ａ'の表面５ａｓ_１'、５ａｓ_２'との間は密着状態となって、適切な空気領域は形成されない。このため、成形品５ａ'の離型抵抗が高くなり、該成形品５ａ'は、第１の金型部材３の凹部３ａや、第２の金型部材４の凸部４ａから離間（離型）されるとき、変形や歪みを発生する。該変形や歪みにより、表面５ａｓ_１'、５ａｓ_２'における凹凸も大きくなる。本発明は、かかる不具合を改善するもので、上記図１〜図３で説明したように、表面３ａｓ'、４ａｓ'それぞれに対し、さらにブラスト加工などを施すことで該表面をそれぞれ、約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲の表面粗さの状態にし、成形品の離型性と滑らかな表面性とを確保する。
上記のように、本発明の第１の実施例によれば、簡易な構成下で、成形品の離型性と表面性とが確保され、成形精度の向上や、成形不良率の低減化などを図ることができる。成形作業に要する時間特に離型作業に要する時間も短縮することができる。

図５は、本発明の第２の実施例としての成形用金型の構成例図である。
本第２の実施例は、第１の金型部材３の凹部３ａの表面３ａｓと、第２の金型部材４の凸部４ａの表面４ａｓとをそれぞれ、成形品５が取り出す方向に面が広がるように中心軸に対して傾斜角θだけ傾斜させた場合である。他の構成は、上記第１の実施例の場合と同様である。
かかる第２の実施例の構成によっても、上記第１の実施例の場合と同様の作用・効果が得られる。特に、本第２の実施例の構成では、成形品の離型性を一層向上させることができる。

図６は、本発明の第３の実施例としての成形用金型の全体構成例図である。本第３の実施例は、金型部材が、成形機に固定される第１の部分と該第１の部分に対し着脱可能な構成を有する第２の部分とを備える場合である。
図６において、１は成形用金型、２ａ、２ｂは、成形機側に設けられ成形用金型１が結合される成形機側部材、３は、上型すなわち成形用金型１において上方に設けられる上側の金型部材（以下、上側金型部材という）、４２は、下型すなわち成形用金型１において下方に設けられる下側の金型部材（以下、下側金型部材という）、５は、金属や樹脂などの被成形材、４１は、被成形材５が充填され、下側金型部材４２に対し着脱可能な構成の金型部材（以下、着脱式金型部材という）、１１、１６はそれぞれ、上記成形機側部材２ａ、２ｂに固定される取付け板、２０は、被成形材５を充填するために着脱式金型部材４１に設けられた凹部、３０は、着脱式金型部材４１が挿入される下側金型部材４２の凹部、９ａは、下側金型部材４２に対して上記着脱式金型部材４１を、該下側金型部材４２の凹部３０への挿入方向と同方向から固定する固定手段としてのボルト、９ｂは、着脱式金型部材４１上においてボルト９ａの頭部が配される凹部、１０はスペーサブロック、１２は、成形後に被成形材５を成形品として着脱式金型部材４１の凹部２０から離型させるためのピン状部材、１３ａ、１３ｂ及び１３ｃは、ピン状部材を規制し支持する支持ブロック、１４は、支持ブロックを押すロッド、１７は、着脱式金型部材４１に設けられた孔である。成形機側部材２ａに固定された取付け板４には上側金型部材３が取付けられ、成形機側部材２ｂに固定された取付け板１１には、スペーサブロック１０を介して下側金型部材４２が間接的に固定されている。下側金型部材４２の凹部３０内には、ピン状部材１２が、該凹部３０の底面部から突出した状態とされ、着脱式金型部材４１の孔１７中に挿入されている。該ピン状部材１２は、着脱式金型部材４１が下側金型部材４２の凹部３０内に挿入される時、該着脱式金型部材４１を規制してその移動を案内する。

上記図６の構成において、成形時、上側金型部材３の下側表面３ａｓは、下側金型部材４２の上側表面４２ａや着脱式金型部材４１の上側表面４１ａに接し、凹部２０を閉鎖して成形空間部を構成する。該成形空間部を形成する着脱式金型部材４１の凹部２０の表面２０ｓ及び上側金型部材３の下側表面３ａｓはそれぞれ、上記第１、第２の実施例の場合と同様、切削加工や研磨加工などで形成された素表面にクロムめっき処理などの第１の表面処理が施され、表面粗さを細かくされて鏡面状とされた面が、さらに、第２の表面処理としてのブラスト加工などによって表面粗さを粗くされ、約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲の値とされている。

上記第３の実施例によっても、上記第１、第２の実施例の場合と同様、成形品の離型性と表面性とが同時に確保される。さらに、本第３の実施例では、着脱が容易な着脱式金型部材４１を用いた構成のため、金型部材の保守・点検や、成形品の形状や寸法を変更する場合の金型部材の交換等が容易となる。

本発明の第１の実施例としての成形用金型の構成例図である。 図１の成形用金型において成形品を取り出した状態を示す図である。 図１の成形用金型における成形品表面と金型部材の表面との関係を示す図である。 図１の成形用金型の効果を説明するための図である。 本発明の第２の実施例としての成形用金型の構成例図である。 本発明の第３の実施例としての成形用金型の構成例図である。

符号の説明

１…成形用金型、
２ａ、２ｂ…成形機側部材、
３…第１の金型部材、
３ａ、２０、３０…凹部、
３ａｓ、４ａｓ、５ａｓ_１、５ａｓ_２…表面、
４…第２の金型部材、
４ａ…凸部、
５…被成形材、
５ａ…成形品、
１１ａ、１１ｂ…第１の表面処理層、
１２…ピン状部材、
４１…着脱式金型部材。

Claims (5)

1. 金型部材に形成される空間部に被成形材を充填して成形を行う成形用金型であって、
   上記金型部材は、上記空間部を形成する面が、表面粗さを細かくする第１の表面処理と該第１の表面処理による表面粗さを粗くし約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲とする第２の表面処理とが施されて成る構成であることを特徴とする成形用金型。
2. 第１の金型部材と第２の金型部材との間に形成される空間部に被成形材を充填して成形を行う成形用金型であって、
   上記空間部を形成する凹部を有し、該凹部を構成する面が、めっき処理面のブラスト加工により約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲の表面粗さとされた構成を有する第１の金型部材と、
   上記第１の金型部材の上記凹部に挿入された状態で該第１の金型部材との間に上記空間部を形成する凸部を有し、該凸部を構成する面が、めっき処理面のブラスト加工により約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲の表面粗さとされた構成を有する第２の金型部材と、
   を備えて成ることを特徴とする成形用金型。
3. 上記金型部材は、成形機に固定される第１の部分と該第１の部分に対し着脱可能な構成を有する第２の部分とを備えて構成される請求項１に記載の成形用金型。
4. 上記第１の金型部材、第２の金型部材のいずれか一方または両方は、上記空間部を形成する面が、該第１、第２の金型部材の中心軸に対し、上記被成形材を取り出す方向に広がるように傾斜した構成である請求項２に記載の成形用金型。
5. 第１の金型部材と第２の金型部材との間に形成される空間部に被成形材を充填して成形を行う成形用金型の製造方法であって、
   上記第１、第２の金型部材に対し切削加工を施し、上記空間部を形成する面に対応した面部を形成する第１のステップと、
   上記形成した面部の表面にめっき処理を施す第２のステップと、
   上記めっき処理した面をブラスト加工し、表面粗さを約０．４Ｓから１．０Ｓの範囲とする第３のステップと、
   を経て、上記第１、第２の金型部材を製造することを特徴とする成形用金型の製造方法。

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