JP2008155241A - 鋳造方法及び鋳造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つ安価な構成で、互いに交差する軸方向に移動するスライドコア及びアンダーカット部形成用置き中子を確実に密着させることができ、良好な鋳造処理を効率的に遂行可能にする。
【解決手段】鋳造装置１０は、可動型３４及び固定型３６を備え、これらの間にキャビティ３８が形成される。可動型３４には、矢印Ａ方向に進退し第１軸穴部を形成するためのスライドコア４０と、アンダーカット部を形成するための置き中子５６を配置して矢印Ｂ方向に進退する摺動型４６とが設けられる。摺動型４６の上昇端位置では、スライドコア４０と置き中子５６との間に隙間が形成され、駆動部５８の作用下に、前記隙間が除去されて前記スライドコア４０の外周面と前記置き中子５６の周面とが密着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１軸穴部と、前記第１軸穴部に交差する方向に設けられるアンダーカット部と、を有するワークを鋳造するための鋳造方法及び鋳造装置に関する。

一般的に、機械部品として、種々の鋳造品が用いられている。鋳造品は、金型（鋳造型）内に形成されるキャビティに金属の溶湯を注湯することにより、所望の形状に形成されている。その際、鋳造品の内部に中空部を形成するために、中子（コア）が採用されている。

通常、中子としては、砂中子や消失中子等が使用されているが、この種の中子では、製作工程が複雑化するとともに、前記中子の再利用ができず、効率的ではないという問題がある。

そこで、例えば、特許文献１に開示されている湾曲中空品の製造方法及びその装置が知られている。この製造方法では、成形しようとする湾曲中空品の外面形状に相等する型面形状を有する金型内に、成形しようとする湾曲中空品の内面形状に相等する外面形状を有する非消失中子を配置する工程と、上記金型の型面と該金型内に配置された上記非消失中子との間に形成されたキャビティ内に溶融材料を注入する工程と、上記溶融材料を冷却固化して所定の円弧形状を有する湾曲中空品を成形する工程と、上記キャビティ内に成形された上記湾曲中空品の円弧中心を中心とする円弧軌跡で、上記非消失中子を上記金型及び上記湾曲中空品から退出させる工程と、上記金型から上記湾曲中空品を脱型する工程とを順に実施することを特徴としている。

特開２００１−１３８３６０号公報（図１）

ところで、機械部品には、内部に互いの軸線を交わるようにして複数の軸穴が設けられたり、軸穴とアンダーカット部とが互いに交わる方向に設けられたりする場合がある。その際、複数の中子を互いに異なる軸線方向に進退可能に構成することが考えられる。

しかしながら、キャビティを形成する型締め状態では、各中子同士を互いに密着させて位置決めする必要があり、前記中子の進退動作時に、該中子同士が干渉するおそれがある。特に、鋳造処理が繰り返し行われると、中子自体の温度が上昇して熱膨張し易くなる。これにより、前記中子同士の干渉が著しくなって、型締め不良や中子の損傷等が惹起し、鋳造処理が効率的に遂行されないという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つ安価な構成で、互いに交差する軸方向に移動するスライドコア及びアンダーカット部形成用置き中子を確実に密着させることができ、良好な鋳造処理が効率的に遂行可能な鋳造方法及び鋳造装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、鋳造後に機械加工される際、加工面に巣穴等が発生することを抑制することが可能な鋳造方法を提供することを目的とする。

本発明は、第１軸穴部と、前記第１軸穴部に交差する方向に設けられるアンダーカット部と、を有するワークを鋳造するための鋳造方法に関するものである。

この鋳造方法では、金型内のキャビティに、第１軸穴部又はアンダーカット部を形成する置き中子を配置した後、前記キャビティに溶湯を注湯してワークを鋳造する工程と、前記ワークが鋳造された後、前記ワークから離型された前記置き中子に冷却処理を施す工程と、冷却処理された前記置き中子を、前記キャビティに配置する工程とを有している。

また、鋳造方法では、金型内を摺動自在な摺動型に、アンダーカット部を形成するアンダーカット部形成用置き中子を装着するとともに、前記摺動型を前進端位置に配置させる工程と、第１軸穴部を形成するスライドコアを、前記置き中子との間に隙間を設けた状態で、前記第１軸穴部に対応して進出させる工程と、前記スライドコアが進出した後、前記隙間を除去して前記スライドコアと前記置き中子とを密着させる工程と、前記金型内に前記置き中子及び前記スライドコアを介して形成されるキャビティに、溶湯を注湯して前記ワークを鋳造する工程とを有している。

さらに、鋳造方法では、ワークが鋳造された後、スライドコアを後退させる工程と、前記スライドコアが後退した後、押し出し部材を進出させて置き中子を押圧することにより、前記置き中子を前記ワークから離型させる工程とを有することが好ましい。

さらにまた、鋳造方法では、ワークから離型された置き中子を冷却処理した後、前記置き中子を摺動型に装着する工程を有することが好ましい。

また、ワークは、トランスファーケース又はデファレンシャルケースであり、アンダーカット部は、少なくともギア又はピニオンを軸支する部品を配置するための部位であり、前記部位に前記置き中子が配置されることが好ましい。

さらに、置き中子は、金属製であることが好ましい。

さらにまた、本発明は、第１軸穴部と、前記第１軸穴部に交差する方向に設けられるアンダーカット部と、を有するワークを鋳造するための鋳造装置に関するものである。

鋳造装置は、金型内を摺動自在な摺動型に装着され、アンダーカット部を形成するアンダーカット部形成用置き中子と、第１軸穴部を形成するとともに、前記置き中子との間に隙間を設けた状態で、前記第１軸穴部に対応して進出可能なスライドコアと、前記隙間を除去して前記スライドコアと前記置き中子とを密着させる駆動部とを備えている。

また、本発明は、第１軸穴部と、前記第１軸穴部に交差する方向に設けられるアンダーカット部及び第２軸穴部と、を有するワークを鋳造するための鋳造装置に関するものである。

鋳造装置は、金型内を摺動自在な摺動型に装着され、アンダーカット部を形成するアンダーカット部形成用置き中子と、第１軸穴部を形成するとともに、前記置き中子との間に隙間を設けた状態で、前記第１軸穴部に対応して進出可能なスライドコアと、前記隙間を除去して前記スライドコアと前記置き中子とを密着させる駆動部とを備え、前記置き中子は、少なくとも第２軸穴部を形成する第１置き中子部と、前記アンダーカット部のうち、前記第１置き中子部により形成される部分以外の部分を形成する第２置き中子部とを一体又は別体に備えている。

さらに、駆動部は、金型を構成する固定型又は可動型に設けられ、前記摺動型をさらに進出させてスライドコアと置き中子とを密着させるテーパ付駆動部材を備えることが好ましい。

さらにまた、摺動型は、置き中子を押圧することにより、前記置き中子をワークから離型させる押し出し部材を進退自在に備えることが好ましい。

本発明によれば、冷却処理された置き中子をキャビティに配置してワークが鋳造されるため、鋳造時に置き中子に接触する溶湯の表面を急冷することができる。これにより、ワークに後作業である機械加工を行う際に、加工面に巣穴等が発生することを抑制することが可能になる。

また、本発明によれば、置き中子がキャビティ内に配置された後、スライドコアが進出する際、前記スライドコアと前記置き中子とが干渉することがない。このため、置き中子に倒れが惹起したり、前記置き中子が損傷したりすることを阻止することができる。

さらに、スライドコアが進出した後、前記スライドコアと置き中子とが密着されている。従って、第１軸穴部とアンダーカット部及び前記第１軸穴部と第２軸穴部とを確実に連通させることが可能になり、簡単且つ安価な構成で、良好な鋳造処理が効率的に遂行される。

図１は、本発明の実施形態に係る鋳造方法が実施される鋳造装置１０の概略構成を説明する斜視図であり、図２は、前記鋳造装置１０により鋳造される鋳造品、例えば、４ＷＤ車用のトランスファーケース１２の断面図である。なお、鋳造品は、トランスファーケース１２に代えて、デファレンシャルケースであってもよい。

図２に示すように、トランスファーケース１２は、ケース本体１４ａと、このケース本体１４ａに一体に設けられる筒状部１４ｂとを備える。ケース本体１４ａには、矢印Ａ方向に向かう軸線を有する第１軸穴部１６が形成される一方、筒状部１４ｂには、前記矢印Ａ方向に交差（直交）する方向（矢印Ｂ方向）に設けられるアンダーカット部１８及び前記第１軸穴部１６よりも小径な第２軸穴部２０が形成される。

ケース本体１４ａには、第１軸穴部１６に同軸上に筒状取付部材２２が固定されているとともに、前記取付部材２２から前記第１軸穴部１６内には、ヘリカルギア２４が複数のベアリング２６、２７を介して回転自在に支持される。ヘリカルギア２４の軸部２４ａには、第１ベベルギア２８が装着される。

アンダーカット部１８から第２軸穴部２０には、第１ベベルギア２８に噛合する第２ベベルギア３０が装着され、この第２ベベルギア３０の軸部３０ａは、複数のベアリング３２を介して回転自在に支持される。筒状部１４ｂの端縁部には、オイルシール３１を介装してカップリングフランジ３３が設けられる。

図１に示すように、鋳造装置１０は、可動型３４と固定型３６とを備え、前記可動型３４は、図示しないアクチュエータを介し前記固定型３６に対して近接及び離間可能である。可動型３４と固定型３６との間には、型締め時にこれらの間にトランスファーケース１２に対応するキャビティ３８が形成される。

図１及び図３に示すように、可動型３４の側方には、第１軸穴部１６を形成するためのスライドコア４０が配設される。このスライドコア４０は、シリンダ４２から延在するロッド４２ａに固着された可動部４４の先端に装着されており、前記シリンダ４２の作用下にキャビティ３８に対して進退可能である。

可動型３４の下方には、摺動型４６が矢印Ｂ方向に進退可能に配置される。摺動型４６は、略円筒形状を有しており、その内部に棒状の押し出し部材４８が挿入される。押し出し部材４８の一端部（下端部）には、シリンダ５０に連結されるとともに、このシリンダ５０を収容するケーシング５２が摺動型４６の一端部（下端部）に連結される。ケーシング５２には、シリンダ５４から延在するロッド５４ａが連結され、摺動型４６は、キャビティ３８に向かって進退可能である。シリンダ５４は、支持ロッド５５を介して可動型３４の下端部に固定される。

摺動型４６の他端部（上端部）には、アンダーカット部１８を形成するためのアンダーカット部形成用置き中子５６が取り外し自在に載置される。置き中子５６は、少なくとも第２軸穴部２０を形成する第１置き中子部５６ａと、アンダーカット部１８のうち、前記第１置き中子部５６ａにより形成される部分以外の部分を形成する第２置き中子部５６ｂとを個別に備える。

なお、後述するように、置き中子５６を鋳造品であるトランスファーケース１２から離型させる際、前記置き中子５６を一体として取り出し可能であれば、アンダーカット部形成用の前記置き中子５６を構成する第１置き中子部５６ａ及び第２置き中子部５６ｂを一体に形成してもよい。

図４に示すように、前記置き中子５６がシリンダ５４を介して上昇端位置（キャビティ３８側の停止位置）に配置された状態で、矢印Ａ方向に進出するスライドコア４０の外周面と第２置き中子部５６ｂの周面との間には、所定の隙間Ｓが形成される。

可動型３４と固定型３６とには、スライドコア４０と置き中子５６とを密着させるための駆動部５８が設けられる。駆動部５８は、ケーシング５２に設けられ、固定型３６から離間する方向に向かって下方に傾斜するテーパ面６０と、固定型３６に設けられ、前記テーパ面６０に係合するテーパ付駆動部材６２とを備える。テーパ付駆動部材６２は、固定型３６から下方に膨出するアーム部６４に形成された開口部６６に進退可能に配置される。

テーパ面６０及びテーパ付駆動部材６２のテーパ角度は、可動型３４が固定型３６に型締めされてキャビティ３８が形成された状態で、隙間Ｓを除去してスライドコア４０の外周面に置き中子５６の周面が密着するように設定される。

このように構成される鋳造装置１０の動作について、本実施に係る鋳造方法との関連で、図５に示すフローチャートに沿って以下に説明する。

先ず、摺動型４６の上端部に置き中子５６である第１置き中子部５６ａと第２置き中子部５６ｂとが載置される（ステップＳ１）。ここで、摺動型４６は、シリンダ５４を介して上昇端位置に配置されており、可動型３４は、図示しないアクチュエータを介して固定型３６に対し型締めされる。

次いで、シリンダ４２が駆動され、ロッド４２ａがキャビティ３８側に移動することにより、スライドコア４０が前記キャビティ３８に進入する（ステップＳ２）。その際、図４に示すように、スライドコア４０の外周面と置き中子５６の周面との間には、隙間Ｓが形成されている。

従って、例えば、スライドコア４０が熱膨張していても、このスライドコア４０と置き中子５６とが干渉することがなく、前記置き中子５６に倒れが惹起したり、前記置き中子５６が損傷したりすることを阻止することができる。これにより、スライドコア４０の摺動性が有効に向上するという効果が得られる。

次に、スライドコア４０がキャビティ３８に配置された後、駆動部５８を構成するテーパ付駆動部材６２が可動型３４側に押圧される（ステップＳ３）。このため、図６に示すように、テーパ付駆動部材６２がケーシング５２のテーパ面６０に当接し、前記ケーシング５２を上方に移動させる。従って、ケーシング５２に固着されている摺動型４６はさらに上昇し、前記摺動型４６上に載置されている置き中子５６が上昇してスライドコア４０の外周面に密着することができる。

この状態で、キャビティ３８には、例えば、アルミニウム等の金属の溶湯が注湯され、高圧鋳造法（ＨＰＤＣ）により、トランスファーケース１２が鋳造される（ステップＳ４）。

この場合、キャビティ３８内では、スライドコア４０と置き中子５６とが確実に密着している。これにより、鋳造されたトランスファーケース１２では、第１軸穴部１６からアンダーカット部１８及び第２軸穴部２０が一体に形成されるとともに、合わせ面の密着性を確保することができ、該合わせ面にバリが発生することを有効に抑制することが可能になるという利点がある。

トランスファーケース１２が鋳造された後、可動型３４が固定型３６から型開きされるとともに、シリンダ５０が駆動されて摺動型４６内を押し出し部材４８が上昇する。このため、図７に示すように、押し出し部材４８の先端が置き中子５６を押圧し、前記置き中子５６がトランスファーケース１２から離脱される（ステップＳ５）。そして、トランスファーケース１２は、可動型３４から取り出された後（ステップＳ６）、置き中子５６が前記トランスファーケース１２内から取り出される（ステップＳ７）。

具体的には、先ず、第２置き中子部５６ｂが、トランスファーケース１２の第１軸穴部１６側に押し出され、この第１軸穴部１６の開口側端部から前記第２置き中子部５６ｂが取り出される。さらに、第１置き中子部５６ａは、同様に、第１軸穴部１６側に押し出された後、前記第１軸穴部１６の開口側端部から外部に取り出される。

その際、置き中子５６は、一体として第１軸穴部１６の開口側端部から外部に取り出し可能であれば、この置き中子５６は、第１置き中子部５６ａ及び第２置き中子部５６ｂを一体に構成してもよい。

トランスファーケース１２から取り出された置き中子５６は、図示しない冷却装置（水冷装置）により冷却される（ステップＳ８）。そして、トランスファーケース１２の鋳造が継続される際には、（ステップＳ９中、ＮＯ）、ステップ１に戻って、摺動型４６の先端に置き中子５６が載置されて、以下同様に、前記トランスファーケース１２の鋳造作業が行われる。

ここで、置き中子５６は、予め、水冷等によって冷却された後、摺動型４６に載置されている。このため、鋳造時に置き中子５６に接触する溶湯の表面を急冷することができ、トランスファーケース１２に後作業である機械加工を行う際に、加工面に巣穴等が発生することを抑制することが可能になるという効果が得られる。

すなわち、摺動型４６に載置される前記置き中子５６は、トランスファーケース１２を形成するキャビティ３８のアンダーカット部１８から第２軸穴部２０の形状に対応している。このアンダーカット部１８及び第２軸穴部２０には、図２に示すように、第２ベベルギア３０を軸支するベアリング３２や、前記第２ベベルギア３０の先端に装着され、図示しないドライブシャフトに連結されるカップリングフランジ３３に摺接するオイルシール３１等が組み付けられる。このオイルシール３１は、第１ベベルギア２８及び第２ベベルギア３０や、これらの軸部２８ａ、３０ａ等を浸漬して潤滑・冷却するためにトランスファーケース１２内に注入された図示しないデフオイルをシールする機能を有している。

従って、アンダーカット部１８及び第２軸穴部２０は、ベアリング３２やオイルシール３１等を良好な状態で組み付けなければならず、トランスファーケース１２に後作業である機械加工が施される際、加工面に巣穴が発生してはならない部位となっている。

ここで、前記置き中子５６を、例えば、金属製置き中子で構成すれば、例えば、崩壊性砂中子に比べて、鋳造時に前記置き中子５６に接触する溶湯の表面を急冷することができる。また、溶湯の表面を急冷することにより、鋳造品の組織の機械的性質が向上する。しかも、前記置き中子５６が金属製置き中子であれば、予め水冷等により好適に冷却することができ、リサイクル性の向上も図ることが可能になる。

なお、本実施形態では、駆動部５８を構成するテーパ付駆動部材６２が固定型３６に設けられたアーム部６４の開口部６６に進退可能に配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、テーパ付駆動部材６２は、アーム部６４とは個別に、図示しないアクチュエータに連結して進退可能に構成してもよい。

また、テーパ付駆動部材６２は、アーム部６４に移動不能に固定し、固定型３６に対して可動型３４を型締め位置より手前に一旦停止させ、スライドコア４０をキャビティ３８に配置した後、前記可動型３４を型締め位置まで前進させて前記テーパ付駆動部材６２とテーパ面６０に摺動させるように構成してもよい。

さらに、図示しないが、図１のスライドコア４０内や可動部４４内に、冷却媒体が流れる冷却路を設け、鋳造時に前記スライドコア４０を冷却してもよい。これにより、例えば、高圧鋳造方法（ＨＰＤＣ）が採用される場合において、トランスファーケース１２やデファレンシャルケース等の肉厚を薄く形成することができる。しかも、鋳造中に冷却媒体によりスライドコア４０が冷却されるため、このスライドコア４０自体の冷却によって、鋳造時に前記スライドコア４０に接触する溶湯の表面を急冷することができる。また、溶湯の表面を急冷することにより、鋳造品の組織の機械的性質が向上する。

さらにまた、加工面に巣穴が発生してはならない部位を鋳造する際に、好適である。具体的には、図２に示すベアリング２７の近傍を鋳造するのに、好適である。

また、図示しないが、スライドコア４０と可動部４４とに雄ねじや雌ねじ等が設けられ、注湯が終了した際に、前記スライドコア４０が前記可動部４４から分離されるように構成されていてもよい。その際、本実施形態の置き中子５６と同様に、鋳造時に前記置き中子５６に接触する溶湯の表面を急冷することができる。この構成は、例えば、スライドコア４０に冷却媒体が流れる冷却路を構造的に設けられない場合に、好適である。

本発明の実施形態に係る鋳造方法が実施される鋳造装置の概略構成を説明する斜視図である。 前記鋳造装置により鋳造されるトランスファーケースの断面図である。 前記鋳造装置を構成する可動型の平面図である。 前記鋳造装置の断面説明図である。 前記鋳造方法を説明するフローチャートである。 前記鋳造装置を構成する駆動部の動作説明図である。 押し出し部材により置き中子を押し出す際の動作説明図である。

符号の説明

１０…鋳造装置 １２…トランスファーケース
１４ａ…ケース本体 １６、２０…軸穴部
１８…アンダーカット部 ３４…可動型
３６…固定型 ３８…キャビティ
４０…スライドコア ４２…シリンダ
４６…摺動型 ４８…押し出し部材
５０、５４…シリンダ ５２…ケーシング
５６…置き中子 ５６ａ、５６ｂ…置き中子部
５８…駆動部 ６０…テーパ面
６２…テーパ付駆動部材

Claims (10)

1. 第１軸穴部と、前記第１軸穴部に交差する方向に設けられるアンダーカット部と、を有するワークを鋳造するための鋳造方法であって、
   金型内のキャビティに、前記第１軸穴部又は前記アンダーカット部を形成する置き中子を配置した後、前記キャビティに溶湯を注湯して前記ワークを鋳造する工程と、
   前記ワークが鋳造された後、前記ワークから離型された前記置き中子に冷却処理を施す工程と、
   冷却処理された前記置き中子を、前記キャビティに配置する工程と、
   を有することを特徴とする鋳造方法。
2. 第１軸穴部と、前記第１軸穴部に交差する方向に設けられるアンダーカット部と、を有するワークを鋳造するための鋳造方法であって、
   金型内を摺動自在な摺動型に、前記アンダーカット部を形成するアンダーカット部形成用置き中子を装着するとともに、前記摺動型を前進端位置に配置させる工程と、
   前記第１軸穴部を形成するスライドコアを、前記置き中子との間に隙間を設けた状態で、前記第１軸穴部に対応して進出させる工程と、
   前記スライドコアが進出した後、前記隙間を除去して前記スライドコアと前記置き中子とを密着させる工程と、
   前記金型内に前記置き中子及び前記スライドコアを介して形成されるキャビティに、溶湯を注湯して前記ワークを鋳造する工程と、
   を有することを特徴とする鋳造方法。
3. 請求項２記載の鋳造方法において、前記ワークが鋳造された後、前記スライドコアを後退させる工程と、
   前記スライドコアが後退した後、押し出し部材を進出させて前記置き中子を押圧することにより、前記置き中子を前記ワークから離型させる工程と、
   を有することを特徴とする鋳造方法。
4. 請求項３記載の鋳造方法において、前記ワークから離型された前記置き中子を冷却処理した後、前記置き中子を前記摺動型に装着する工程を有することを特徴とする鋳造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋳造方法において、前記ワークは、トランスファーケース又はデファレンシャルケースであり、
   前記アンダーカット部は、少なくともギア又はピニオンを軸支する部品を配置するための部位であり、前記部位に前記置き中子が配置されることを特徴とする鋳造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋳造方法において、前記置き中子は、金属製であることを特徴とする鋳造方法。
7. 第１軸穴部と、前記第１軸穴部に交差する方向に設けられるアンダーカット部と、を有するワークを鋳造するための鋳造装置であって、
   金型内を摺動自在な摺動型に装着され、前記アンダーカット部を形成するアンダーカット部形成用置き中子と、
   前記第１軸穴部を形成するとともに、前記置き中子との間に隙間を設けた状態で、前記第１軸穴部に対応して進出可能なスライドコアと、
   前記隙間を除去して前記スライドコアと前記置き中子とを密着させる駆動部と、
   を備えることを特徴とする鋳造装置。
8. 第１軸穴部と、前記第１軸穴部に交差する方向に設けられるアンダーカット部及び第２軸穴部と、を有するワークを鋳造するための鋳造装置であって、
   金型内を摺動自在な摺動型に装着され、前記アンダーカット部を形成するアンダーカット部形成用置き中子と、
   前記第１軸穴部を形成するとともに、前記置き中子との間に隙間を設けた状態で、前記第１軸穴部に対応して進出可能なスライドコアと、
   前記隙間を除去して前記スライドコアと前記置き中子とを密着させる駆動部と、
   を備え、
   前記置き中子は、少なくとも前記第２軸穴部を形成する第１置き中子部と、
   前記アンダーカット部のうち、前記第１置き中子部により形成される部分以外の部分を形成する第２置き中子部と、
   を一体又は別体に備えることを特徴とする鋳造装置。
9. 請求項７又は８に記載の鋳造装置において、前記駆動部は、前記金型を構成する固定型又は可動型に設けられ、前記摺動型をさらに進出させて前記スライドコアと前記置き中子とを密着させるテーパ付駆動部材を備えることを特徴とする鋳造装置。
10. 請求項７〜９のいずれか１項に記載の鋳造装置において、前記摺動型は、前記置き中子を押圧することにより、前記置き中子を前記ワークから離型させる押し出し部材を進退自在に備えることを特徴とする鋳造装置。

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