JP2008068303A - 成形装置および押出ピンならびに成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】押出ピンと金型のピン移動孔との間の隙間への溶湯の浸入を防止する。
【解決手段】ダイカスト鋳造装置における成形後の製品押し出し用の押出ピン１の先端面に凹部３を設ける。金型キャビティに射出供給した溶湯の圧力が、凹部３に作用し、凹部３の外周側の環状の周縁部５が外側に向けて弾性変形する。この周縁部５の変形部位が金型（可動型９）に設けたピン移動孔９ｂの内面に密着し、押出ピン１とピン移動孔９ｂとの間の隙間Ｓへの溶湯の浸入を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形後のキャビティ内の製品を型開き後に押し出す押出ピンを、金型に設けたピン移動孔に移動可能に収容した成形装置および押出ピンならびに成形方法に関する。

金型を用いた鋳造成形や射出成形などの製品成形加工において、成形後の製品を型開き後に押し出すための押出ピンは必要不可欠なものである。例えば、薄肉で精密な鋳物製品を大量に生産する方法として知られているダイカスト鋳造法においても同様に、押出ピンを金型の適切な位置に配置し、製品を金型から離型している（下記特許文献１参照）。
特開平５−１２３８４７号公報

ところで、上記した押出ピンは、製品押し出し時に、金型に設けたピン移動孔を移動するため、ピン移動孔の内面との間には微小な隙間を持たせている。このような隙間は、前述したダイカスト鋳造成形時などの成形過程では、金型が大きな熱影響を受け熱膨張するため、それを見越して設定する必要がある。

ところが、金型温度変化による孔径の変化と、押出ピンの熱膨張を、押出ピンのスムーズな移動（摺動）を確保しつつ考慮することは、極めて困難である。このため、前述した隙間は押出ピンの移動の妨げのならないように、微小ではあるが余裕を持たせてある程度大き目に設定することになる。

このような隙間は、微小であっても、特に高圧で成形を行うダイカスト鋳造法では、溶融材料であるアルミニウム合金などの溶湯金属が入り込んでしまい、入り込んだ金属が凝固し、バリとなって製品に付着するなどの不具合が発生する。

そこで、本発明は、押出ピンと金型のピン移動孔との間の隙間への溶融材料の浸入を防止することを目的としている。

本発明は、成形後のキャビティ内の製品を型開き後に押し出す押出ピンを、金型に設けたピン移動孔に移動可能に収容し、前記押出ピンの前記キャビティに露出する先端面に、前記キャビティに供給される溶融材料の圧力を受ける凹部を設け、この凹部の外周側に、凹部が前記溶融材料の圧力を受けたときに外側に向けて変形する周縁部を備えていることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、キャビティに供給した溶融材料の圧力を、押出ピン先端面の凹部で受けることで、凹部の外周側の周縁部が外側に広がるように変形し、押出ピンとピン移動孔との間の隙間をより小さくするので、この隙間への溶融材料の浸入を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係わる押出ピン１の先端断面形状を示す断面図である。この押出ピン１は、図２，図３に示すような、例えばダイカスト鋳造装置に使用するもので、先端面に凹部３を設けている。凹部３は、底面３ａとその周囲の外周側ほど拡がるテーパ面３ｂとを備え、後述する金型内のキャビティ１９に供給した溶融材料としての溶融金属（溶湯）の圧力を受けることで、凹部３の外周側の環状の周縁部５が二点鎖線で示すように、外側に向けて弾性変形する。

なお、凹部３のピン先端側(図１中で左側)から見た形状は、円形の押出ピン１の外形と同心状の円形としており、また押出ピン１の材質としては、既存ものと同じＳＫＤ６１（熱間ダイス鋼）である。

このような押出ピン１は、図２に示すような固定型７および可動型９をそれぞれ備えるダイカスト鋳造装置に使用している。ここで、固定型７は固定プラテン１１に、可動型９は可動プラテン１３にそれぞれ固定してあり、可動型９が可動プラテン１３とともに固定型７に対して接近離反移動可能となっている。

なお、上記した接近離反移動の際には、例えば固定プラテン１１に一端を連結した図示しないガイドロッドとなるタイバーに沿って、可動プラテン１３がガイドされることになり、またそのための駆動機構などはここでは省略してある。

固定型７および固定プラテン１１には、図２中で下部に、射出スリーブ１５の一端を接続してあり、射出スリーブ１５の他端は固定プラテン１１の外部に突出させ、この突出させた端部の開口からプランジャチップ１７を移動可能に収容している。

射出スリーブ１５の先端側の端部は、固定型７の厚さ方向（図２中で左右方向）ほぼ中央に位置しており、固定型７には、射出スリーブ１５の先端部付近から可動型９に向けて先広がりとなるテーパ孔７ａを設けている。一方可動型９には、このテーパ孔７ａに対応してテーパ突起９ａを設け、図３の型締め時では、テーパ孔７ａとテーパ突起９ａとの間の図３中で上部に、キャビティ１９の下端に連通する溶湯注入路２１を設けている。この溶湯注入路２１の先端の開口２１ａが溶融材料の流出口となる。

そして、この開口２１ａに対向する位置の可動型９に、前記した押出ピン１を設けている。すなわち、押出ピン１を、キャビティ１９への溶融材料の流出口近傍に設けていることになる。このような押出ピン１は、可動型９および可動プラテン１３に設けたピン移動孔９ｂ，１３ａ内に移動可能に挿入してあり、この移動を可能とするために、これらピン移動孔９ｂ，１３ａの内面との間に微小な隙間Ｓ（図１参照）を持たせている。

また、可動型９には、上記した押出ピン１のほか、２本の押出ピン１Ａ，１Ｂを、製品押し出しに際して適切な位置となるよう設けている。これら押出ピン１Ａ，１Ｂも、可動型９および可動プラテン１３に設けたピン移動孔９ｃおよび１３ｂ，９ｄおよび１３ｃ内を、微小な隙間を持って移動可能であり、先端面には、図１に示した押出ピン１と同様な凹部３および周縁部５を設けてある。

また、上記した各押出ピン１，１Ａ，１Ｂの基端部は、可動プラテン１３の外部に突出させ、その突出端部を押出板２３に連結し、押出板２３は押出シリンダ２５のピストンロッド２７に連結している。

一方、固定型７にも、複数（ここでは４本）の押出ピン１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆを、製品押し出しに際して適切な位置となるよう設けている。これら押出ピン１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆも、可動型９側の押出ピン１，１Ａ，１Ｂと同様に、固定型７および固定プラテン１１に設けたピン移動孔７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅおよび１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ内を、微小な隙間を持って移動可能であり、先端面には、図１に示した押出ピン１と同様な凹部３および周縁部５を設けてある。

また、これら各押出ピン１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆも、押出ピン１，１Ａ，１Ｂと同様に、基端部を固定プラテン１１の外部に突出させ、その突出端部を押出板２９に連結し、押出板２９は押出シリンダ３１のピストンロッド３３に連結している。

次に作用を説明する。図２の型開き状態から、可動型９を可動プラテン１３および押出シリンダ２５とともに固定型７に向けて接近させて、図３の型締め状態とし、この状態で、固定型７と可動型９との間に製品を成形するキャビティ１９が形成される。この際、各押出ピン１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆの先端面の凹部３は、キャビティ１９に露出した状態となっている。

図３の型締め状態で、射出スリーブ１５に溶湯導入口１５ａから導入した溶湯を、プランジャチップ１７の前進移動によってキャビティ１９に射出供給して鋳造成形を実施する。そして、この射出圧力が図１に示すように、押出ピン１の先端面に形成した凹部３に作用し、特にテーパ面３ｂに作用することで、周縁部５が、二点鎖線で示すように外側に広がるように弾性変形する。

この弾性変形により、周縁部５がピン移動孔９ｂの内面に密着し、押出ピン１とピン移動孔９ｂとの間の隙間Ｓをより小さくして、隙間Ｓへの溶湯の浸入を防止する。

このような周縁部５の変形は、キャビティ１９内が高圧となることから、他の押出ピン１Ａ〜１Ｆにおいても同様になされるが、特に、押出ピン１は、先端の凹部３が、溶湯が流出する溶湯注入路２１の先端の開口２１ａに対向しているので、射出圧力が凹部３に直接作用し、周縁部５の変形を確実に行わせることができる。

押出ピン１とピン移動孔９ｂとの間の隙間Ｓおよび、他の押出ピン１Ａ〜１Ｆとこれらに対応するピン移動孔との間の隙間への溶湯の浸入を防止することで、隙間Ｓや他の隙間に入り込む溶湯の凝固による製品に付着するバリ発生を防止することができる。バリ発生を防止することで、以下に示すような効果が得られる。

（１）成形後の製品を離型する際の抵抗を削減できるので、離型作業を容易に行うことができる。

（２）製品に付着したバリを除去するために発生する工数が低減し、作業性の向上を図ることができる。

（３）押出ピンとピン移動孔との間の摺動抵抗を抑え、これら相互の磨耗を低減することができる。

（４）上記の摺動抵抗低減により、ピン移動孔内に摺動抵抗低減のためのブッシュを挿入する必要がなく、金型コスト上昇を抑えることができる。

なお、上記のブッシュを設ける場合には、金型に設ける孔径を同等とした場合に、押出ピン径を縮小する必要があるので、製品に対する押出面積を確保するために押出ピンの数を増加させる必要があり、金型コストのさらなる上昇を招くことになる。このため、前述した押出ピンとピン移動孔との間の摺動抵抗低減は、金型コスト低減に対して極めて有効である。

キャビティ１９に供給した溶湯が凝固したら、可動型９を固定型７から離反移動させて型開きし、これと同時に、押出シリンダ２５，３１を作動させて押出ピン１，１Ａ〜１Ｆを前進させ、成形品を離型する。この際、各押出ピン１，１Ａ〜１Ｆとピン移動孔９ｂなどとの間の隙間Ｓなどには、前述したように溶湯の浸入が阻止されているので、隙間Ｓなどに浸入した場合の溶湯の凝固によるバリの発生を防止しており、したがって、製品に付着するバリも削減されたものとなる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係わる押出ピン１０の先端断面形状を示す、前記図１に対応する断面図である。この実施形態は、押出ピン１０の先端面に設ける凹部３０を、曲面形状としている。

この実施形態においても、凹部３０がキャビティ１９内に供給した溶湯の圧力を受けることで、環状の周縁部５０が二点鎖線で示すように、外側に向けて弾性変形し、これにより、周縁部５０がピン移動孔９ｂの内面に密着し、押出ピン１０とピン移動孔９ｂとの間の隙間Ｓをより小さくして、隙間Ｓへの溶湯の浸入を防止することができる。

この際本実施形態においては、凹部３０が曲面形状となっているので、射出圧力が凹部３０の凹曲面全体に滑らかに均等に伝わり、図１のような角部がないことから応力集中を抑え、押出ピン１の強度を高く保つことができ、変形時の亀裂などの破損を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係わる押出ピンの先端断面形状を示す断面図である。 図１の押出ピンを備えたダイカスト鋳造装置の断面図である。 図２のダイカスト鋳造装置の型締め状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係わる押出ピンの先端断面形状を示す、図１に対応する断面図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｆ 押出ピン
３，３０ 押出ピンの先端面に設けた凹部
５，５０ 凹部の外周側に設けた周縁部
７ 固定型（金型）
９ 可動型（金型）
７ｂ〜７ｅ，９ｂ〜９ｄ，１１ａ〜１１ｄ，１３ａ〜１３ｃ ピン移動孔
１９ キャビティ
２１ａ 溶湯注入路の開口（溶融材料の流出口）

Claims (7)

1. 成形後のキャビティ内の製品を型開き後に押し出す押出ピンを、金型に設けたピン移動孔に移動可能に収容し、前記押出ピンの前記キャビティに露出する先端面に、前記キャビティに供給される溶融材料の圧力を受ける凹部を設け、この凹部の外周側に、凹部が前記溶融材料の圧力を受けたときに外側に向けて変形する周縁部を備えていることを特徴とする成形装置。
2. 前記押出ピンを、前記キャビティへの溶融材料の流出口近傍に設けたことを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
3. 前記溶融材料の流出口を、前記押出ピンを設けた一方の金型と対をなす他方の金型に設け、前記溶融材料の流出口の前記キャビティへの流出方向前方に、前記押出ピンが位置していることを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
4. 前記凹部を、曲面形状としたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の成形装置。
5. 成形後のキャビティ内の製品を型開き後に押し出す押出ピンを、金型に設けたピン移動孔に移動可能に収容し、前記押出ピンが、前記キャビティに露出する先端面の凹部で、前記キャビティに供給される溶融材料の圧力を受けることで、前記凹部の外周側の周縁部を外側に広がるよう変形させ、前記ピン移動孔と前記押出ピンとの間の隙間を小さくすることを特徴とする成形方法。
6. 金型に設けたピン移動孔に移動可能に収容され、成形後のキャビティ内の製品を型開き後に押し出す押出ピンにおいて、前記キャビティに露出する先端面に、前記キャビティに供給される溶融材料の圧力を受ける凹部を備えるとともに、この凹部の外周側に、凹部が前記溶融材料の圧力を受けたときに外側に向けて変形する周縁部を備えていることを特徴とする押出ピン。
7. 前記凹部を、曲面形状としたことを特徴とする請求項６に記載の押出ピン。

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