JP2010253919A - 金型シール構造及び金型シール方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】固定金型と可動金型との間のキャビティを密閉するシール材の脱落を抑える。
【解決手段】固定金型1の可動金型9に対向する対向面における、特に傾斜部47付近のシール溝45は、その開口45a側の幅mを底部45b側の幅nより狭くしている。傾斜部47でのシール材39は、シール時に傾斜部47の傾斜方向に引っ張られる方向に力を受けて伸長するので、傾斜部47の両端の傾斜していない平坦部では、上記伸長分が圧縮されてシール径が拡大する形となり、型開き時には該平坦部でのシール溝45からシール材39が飛び出しやすい状態となるが、前記した開口45a側を狭くしているシール溝45によってこの飛び出しを抑えるこができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、固定金型と可動金型との間に形成されるキャビティを密閉するシール材を備えた金型シール構造及び金型シール方法に関する。
従来から、鋳造成形品の品質を向上させる上で、キャビティ内を特に高真空に保持するために、固定金型と可動金型との間などにシール材を設ける場合がある(下記特許文献1,2)。
特開平8−57623号公報 特開平7−47457号公報
ところで、シール材の金型からの脱落を防ぐために、金型表面にシール溝を設けることが考えられるが、単にシール溝を設けただけでは、例えば固定金型と可動金型との互いの対向面が傾斜しているような場合には、シール材がその傾斜方向に沿って引っ張られるような力を受けることなどから、シール材の脱落を抑えることが困難となる。
そこで、本発明は、固定金型と可動金型との間のキャビティを密閉するシール材の脱落を抑えることを目的としている。
本発明は、キャビティを密閉するためのシール材を嵌め込むシール溝を、固定金型と可動金型との少なくともいずれか一方に設け、このシール溝は、その開口側の幅が底部側の幅より狭いことを特徴とする。
本発明によれば、シール溝は、その開口側の幅が底部側の幅より狭いので、シール材のシール溝からの脱落を抑えることができる。
本発明の第1の実施形態に係わる固定金型の可動金型との対向面を示す平面図である。 本発明の第1の実施形態に係わる可動金型の固定金型との対向面を示す平面図である。 図1の固定金型におけるインサート型の平面図である。 (a)は図3のA部の拡大図、(b)は(a)のB−B断面図、(c)は(a)のC−C断面図、(d)は(a)のD−D断面図である。 図2のM−M断面図である。 図5の可動金型の台座部に設けたシール溝を示す断面図である。 図4(a)の波型側面に代わるギザギザ形状の側面を示す傾斜部でのシール溝の平面図である。 本発明の第2の実施形態に係わるシール構造を示す断面図である。 本発明の第3の実施形態のシール構造に係わる図で、(a)は、図1のN矢視方向から見た固定金型,可動金型及びスライド型の位置関係を示す模式的な正面図、(b)は(a)のP−P断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
[第1の実施形態]
図1に示す固定金型1は、その中央の鋳造成形品(ここではV型6気筒エンジンのシリンダブロック)を成形する成形部位3を備えるインサート型5を、その周囲の固定型本体7に一体化して設けてある。
一方、図2に示す可動金型9は、その可動型本体11の中央における前記鋳造成形品を成形する成形部位13に対し、図2中で上下両側及び左右両側にそれぞれスライド型15,17及び19,21を備えている。すなわち、スライド型15,17は可動型本体11に対し図2中で上下方向にスライド移動可能であり、スライド型19,21は可動型本体11に対し図2中で左右方向にスライド移動可能である。
上記した固定金型1と可動金型9とを型締めした状態で、固定金型1の成形部位3と、可動金型9の成形部位13と、スライド型15,17及び19,21のそれぞれの先端部とで囲まれた領域に、製品を鋳造成形するためのキャビティ22(図5)が形成される。
前記した各スライド型15,17及び19,21は、駆動シリンダ23,25及び27,29のピストンロッド31,33及び35,37の先端に着脱可能に取り付けてあり、したがって、各スライド型15,17及び19,21は、駆動シリンダ23,25及び27,29の駆動によって、図2中で上下方向及び左右方向にそれぞれ進退移動する。
図1に示す固定金型1の図2に示す可動金型9との互いの対向面(合わせ面)には、シール材39を設けている。このシール材39は、固定金型1と可動金型9との間の前記した鋳造成形品を成形するキャビティ22を密閉するためのものであり、キャビティ22を形成する成形部位3の周囲、図1中で下部の溶湯注入口41及び、図1中で左上部のガス放出口43の外側を囲むように、インサート型5とその周囲の固定型本体7にわたり配置している。
図3は、インサート型5における上記したシール材39を嵌め込むためのシール溝45を示しており、そのシール溝45の各部の形状を図4に示している。図4(a)に拡大して示す図3のA部は、図4(b)に示すように、図3中で上部側が同下部側に対して低い位置となるよう傾斜する傾斜部47を備えている。なお、図3では、図1に示してある成形部位3を省略している。
この傾斜部47を備える図3のA部周辺を除く部位のシール溝45は、図4(c)に示すように、その開口45a側の幅mを底部45b側の幅nよりも狭くしてある。具体的には、図4(c)中で左側の一方の側面45cを底部45bに対して直角としたままで、同右側の他方の側面45dを、開口45a側ほど一方の側面45cに近付くよう傾斜させている。なお、一方の側面45cを、開口45a側ほど他方の側面45dに近付くよう傾斜させてもよい。
このような側面45d(45c)を傾斜させて先つぼまりとしたアンダカット(アリ溝)形状は、図4(a)において傾斜部47及びその上下両側を含む範囲Eを除く範囲に主として設定している。上記範囲Eのシール溝45は、図4(d)に示すように、開口45a側の幅を底部45b側の幅と同等としている。金型加工が可能な場合には、上記範囲Eのシール溝45をもアンダカット(アリ溝)形状に設定してもよい。
また、傾斜部47のシール溝45は、図4(a)に示すように、その両側面をシール溝45の延設方向に沿って波形状となる波形側面49,51としている。なお、この波形側面49,51を備えるシール溝45の断面形状は、図4(d)と同様である。
上記図4(a)に示した傾斜部47を含む範囲Eの形状は、図3の四隅におけるF,G,H,I,J,K,Lの各部に設定してあり、これら各部位についても、図4と同様のシール溝45とている。
すなわち、図3におけるほぼ正方形状のインサート型5の四隅の角部53,55,57,59は、上記したA,F,G,H,I,J,K,Lの各部位の傾斜部を含む傾斜面63,65,67,69,71,73,75,77を境にして、その内側の他の主な部位よりも図4中で紙面手前側に突出しており、したがってインサート型5の表面は、四隅が凸部となるように全体として凹凸形状を呈している。
なお、上記図3に示したインサート型5以外における固定金型1のシール溝45、すなわち図1に示す溶湯注入口41やガス放出口43の周囲を囲む固定型本体7に対応する部分のシール溝45は、前記図4(c)と同様な先つぼまりの形状とする。
また、図5に示すように、可動金型9における中央の成形部位13は、固定金型1側に向けて突出するインサート型79上に形成してあり、このインサート型79の周囲の側壁面81にも、前記図4(c)に示したシール溝45と同様の先つぼまり形状のシール溝83を全周にわたり環状に形成している。すなわち、このシール溝83も、その開口83a側の幅mを底部83b側の幅nよりも狭くしてあり、該シール溝83にシール材85を嵌め込んでいる。
上記したシール溝83を備える側壁面81の周囲4箇所には、前記した4つのスライド型15,17及び19,21の前進方向の端面がそれぞれ当接する。なお、図5では、そのうち左右のスライド型19,21に対応する側壁面81を示している。例えば、スライド型19について説明すると、該スライド型19は、前記したインサート型79の先端面87及び側壁面81を覆うように側面19a及び端面19bを備え、この端面19bがインサート型79の側壁面81に当接し、この当接部位にてシール材85によりシールする。
上記した鋳造用金型は、図2の可動金型9において、可動型本体11に対して4つのスライド型15,17及び19,21が、中央の成形部位13に接近移動した状態で、該可動金型9が固定金型1に接近移動することで型締めを行い、この型締め状態で、固定金型1と可動金型9との間のキャビティ22に溶湯金属を注入して成形を行う。
この際、前記図1に示した固定金型1の可動金型9との対向面に設けたシール材39及び、図5に示した可動金型9のインサート型79周囲とスライド型15,17及び19,21との間に設けたシール材85により、キャビティ22を密閉シールする。
これにより、本実施形態のような例えば軽合金製シリンダブロックを高真空ダイカスト法によって鋳造成形する際に、キャビティ内を高真空に維持でき、高品質な鋳造品を成形することが可能となる。
その際、本実施形態のシール構造によれば、図4(c),図6に示すように、シール溝45,83を、その開口45a,83a側の幅mが底部45b,83b側の幅nより狭くなっているので、シール材39,85のシール溝45,83からの脱落を抑えることができ、シール材39,85の耐久性が向上する。
シール材39,85は、固定金型1に可動金型9が接近して型締めしたシール時に圧縮される一方、成形後に型開きする際には、圧縮状態が開放されてシール溝45,83から飛び出そうするが、本実施形態では開口45a,83a側を狭くしていることから、この飛び出しを抑えることができる。
特に、図4に示す傾斜部47でのシール材39は、シール時に傾斜部47の傾斜方向に引っ張られる方向に力を受けて伸長する恐れがあるので、傾斜部47の両端の傾斜していない平坦部では、上記伸長分が圧縮されてシール径が拡大する形となり、型開き時には該平坦部でのシール溝45からシール材39が飛び出しやすい状態となる場合がある。しかしながら、本実施形態では、上記平坦部での図4(a)の範囲Eを除く部分のシール溝45が、開口45a側を狭くしていることによって、この飛び出しを抑えるこができる。
また、可動金型9のインサート型79の周囲を囲むようにして設けてあるシール材85は、そのシール溝83に嵌め込む前には直線状のものを環状に屈曲させて嵌め込んでいるので、嵌め込み後は、その弾性によって元の直線状に戻ろうとする力が発生する。ところが、本実施形態では、シール溝83の形状を開口83a側が狭くなるようにしているので、シール材85は、上記直線状に戻ろうとする力によるシール溝83からの飛び出しを抑えることができる。
また、本実施形態では、傾斜部47に設けたシール溝45の側面に、該シール溝45の延設方向に対するシール材39の移動に対して抵抗を付与する抵抗付与部を、図4(a)に示す波形側面49,51として設けている。
このため、シール材39は、シール時に傾斜部47の傾斜方向に引っ張られる方向に力を受けて伸長移動しようとする際に、波形側面49,51により摩擦抵抗を受けて、伸長移動が抑えられることになる。この結果、傾斜部47の両端の傾斜していない平坦部でのシール径拡大を抑制でき、シール材39のシール溝45からの飛び出し動作をより確実に抑えることができるとともに、シール材39が引っ張られることによる破損も抑えることができる。
また、上記した抵抗付与部は、シール溝45の延設方向に沿って波型側面49,51のように凹凸部としているので、シール溝45の側面を凹凸状に加工するだけで容易に抵抗付与部とすることができる。
さらに、上記した凹凸部を波形形状の波型側面49,51としているので、シール材39が接触する部分が曲面部となり、シール材39の凹凸部への接触による破損を抑えることができる。
なお、前記図4(a)に示した波型側面49,51に代えて、図7に示すように、ジグザグ形状の凹凸側面89,91となる抵抗付与部としてもよく、要するに抵抗付与部は、シール溝47の延設方向に対するシール材39の移動に対して抵抗を付与するものであればよい。
また、固定金型1において、図3のA部で示すような傾斜部47を備えた部位周辺にのみ、図4(c)に示すような開口45a側が狭くなるシール溝45としてもよい。これにより、シール材39がシール溝45から脱落しやすい部位でのシール材39の脱落を効果的に防ぎつつ、シール溝45のほぼ全域を図4(c)に示すような開口45a側が狭くなる形状とした場合に比較して、シール材39の組み付け作業性を高めることができる。
[第2の実施形態]
図8に示す第2の実施形態は、固定金型1の固定型本体7とインサート型5との境界面(結合面)及び、可動金型9の可動型本体11とインサート型79との境界面(結合面)に、前記図4(c),図6に示したシール溝45,83と同様なシール溝93及び95をそれぞれ設け、これら各シール溝93,95にシール材97,99をそれぞれ嵌め込んでいる。
上記した固定型本体7及びインサート型5は、固定金型1として一体化して組み付けたものであり、また、可動型本体11及びインサート型79は、可動金型9として一体化して組み付けたものである。
シール溝93は、インサート型5に凹部101を形成し、この凹部101と固定型本体7との間に形成してある。凹部101は、底面101aと側面101bとを備え、側面101bを傾斜面とすることで、開口93a側の幅mを底部93b側の幅nより狭くしている。
可動型本体11のシール溝95についても同様に、インサート型79に凹部103を形成し、この凹部103と可動型本体11との間に形成してあり、凹部103は、底面103aと側面103bとを備え、側面103bを傾斜面とすることで、開口95a側の幅mを底部95b側の幅nより狭くしている。
そして、可動金型9を固定金型1に接近させて図8のように型締めを行ったときに、シール溝93,95同士が対向する位置にあり、このときシール材97,99は互いに接触して弾性変形しシール機能を発揮する。
ここで、本実施形態では、シール材97を、固定金型1における固定型本体7とインサート型5との互いの境界面に設け、またシール材99を、可動金型9における可動型本体11とインサート型79との互いの境界面に設けている。このような境界面では、鋳バリが発生しやすく、この鋳バリによってシール材97,99が破損しやすくなっている。
しかしながら、本実施形態では、上記した鋳バリによってシール材97,99が例え破損したとしても、シール溝93,95は、その開口93a,95a側が狭くなっているので、その破損したシール材97,99のシール溝93,95からの脱落を抑えることができる。
また、図8では、シール溝93,95を、固定金型1と可動金型9との双方の互いに対向する対向面に設け、これら各シール溝93,95に嵌め込むシール材97,99同士を互いに接触させている。
すなわち、開口側の幅を底部側の幅より狭くしたシール溝を、シールを行う互いに対向する部材の互いの対向面にそれぞれ設け、これら各シール溝に嵌め込むシール材同士を互いに接触させている。
このため、シール溝93,95の開口93a,95a側を狭くすることで、狭くしない場合に比較してシール材97,99の圧縮率が高くなる場合であっても、シール材97,99同士が接触するので、シール部材が金型に直接接触する場合に比較してシール部材の破損を抑えることができる。また、例え2つのシール材97,99のうち一方のみが破損したとしても、他方のシール材によってシール機能を保持することが可能である。
[第3の実施形態]
図9に示す第3の実施形態は、固定金型1の固定型本体7とインサート型5との境界面で、かつスライド型21がスライド移動する部位に、シール溝105を設け、このシール溝105にシール材107を嵌め込んでいる。
上記したシール溝105は、インサート型5に凹部109を形成し、この凹部109と固定型本体7との間に形成されている。凹部109は、底面109aと側面109bとを備え、側面109bを傾斜面とすることで、シール溝105の開口105a側の幅mを底部105b側の幅nより狭くしている。
そして、本実施形態では、シール溝105の深さの寸法hを、断面ほぼ円形とするシール材107の直径に対し、約2倍となるよう大きく設定している。具体的には、シール溝105は、前記図8に示した第2の実施形態におけるシール溝95の側面103bをそのまま下方に延長して深さを深くしたものに相当する。このため、本実施形態では、シール溝105の底部105b側の幅の寸法を、シール材107の直径より大きくなるよう設定していることにもなる。
このようなシール溝105を備えた第3の実施形態においては、固定金型1と可動金型9との間のキャビティ22(図5)に対し溶湯を充填すべく減圧する前の状態では、シール材107は、図9(b)の二点鎖線で示すように、シール溝105の底部105b側に位置している。
したがって、この状態(キャビティ22内を減圧する前の状態)では、シール材107と、該シール材107に対向するシール面を備えるスライド型21との間には隙間111が形成される。同様にして、シール材107と側面109bとの間、もしくは、シール材107と固定型本体7との間にも、隙間113もしくは115が形成される。このとき二点鎖線で示す位置にあるシール材107は、シール溝105内で移動可能となっている。
そして、型締め後、上記したキャビティ22に溶湯を充填すべくキャビティ22内を減圧すると、固定金型1と可動金型9との互いの突合せ面間やスライド型21と固定金型1とのスライド面間などの微小な隙間を通してシール溝105内が減圧される。この減圧によるシール溝105内の空気の吸引により、シール材107が、シール溝105の開口105a側に移動変位して、対向するスライド型21のシール面に密着し、シール機能を発揮することになる。
ここで、本実施形態では、キャビティ22内を減圧していない状態、すなわち型閉じ前の状態から型閉じ動作を行う際や、成形後型開きを行う際には、シール材107が、図9(b)の二点鎖線で示すようにシール溝105の底部105b側に位置している。このため、これら型の開閉動作を行うときに、シール材107が底部105b側に位置しているので、シール材107がシール溝105に対向する位置にあるスライド型21への接触を抑え、もってシール材107の損傷を抑えることができる。
また、本実施形態では、シール溝105の深さhの寸法を、シール材107の直径寸法より大きくなるよう設定しているので、キャビティ22内を減圧していない状態では、シール材107が相手側のシール面(スライド型21)から充分離反した状態を維持でき、型の開閉動作に伴うシール材107の損傷をより確実に抑えることができる。
また、本実施形態では、シール溝105の底部105b側の幅の寸法を、シール材107の直径より大きくなるよう設定しているので、型の開閉動作時にシール材107がシール溝105内で移動することが可能となり、その結果シール材105に無理な力が作用することを抑えてシール材107の損傷を抑えることができる。
なお、上記第3の実施形態において、キャビティ22内を減圧する前の状態で、シール材107と対向するシール面との間に形成される隙間111と、シール材107とシール溝105の側面109bとの間に形成される隙間113または115との、少なくともいずれか一方が形成されるようにしてもよい。
ここで、シール材107とシール溝105の側面109bとの間にのみ隙間113または115が形成される場合には、キャビティ22内を減圧する前の状態でも、シール材107がスライド型21に接触していることになる。しかしながら、型の開閉動作時にはシール材107が該接触状態で横方向に移動することにより、シール材105に無理な力が作用することを抑えてシール材107の損傷を抑えることができる。
1 固定金型
9 可動金型
15,17,19,21 可動金型のスライド型
19b スライド型の前進移動方向の端面
39,85,97,99,107 シール材
45,83,93,95,105 シール溝
45a,83a,93a,95a,105a シール溝の開口
45b,83b,93b,95b,105b シール溝の底部
h シール溝の深さ
m シール溝の開口側の幅
n シール溝の底部側の幅
47 傾斜部
49,51 波形側面(凹凸部,抵抗付与部)

Claims (15)

  1. 固定金型と可動金型との間に形成されるキャビティを密閉するシール材を備えた金型シール構造であって、前記シール材を嵌め込むためのシール溝を前記固定金型と可動金型との少なくともいずれか一方に設け、前記シール溝は、その開口側の幅が底部側の幅より狭いことを特徴とする金型シール構造。
  2. 前記開口側の幅が底部側の幅より狭いシール溝を、前記固定金型と可動金型との互いの対向面の少なくともいずれか一方に設けたことを特徴とする請求項1に記載の金型シール構造。
  3. 前記可動金型と固定金型との少なくともいずれか一方に、前記可動金型の進退移動方向と交差する方向に移動可能で、前記固定金型及び可動金型との間で前記キャビティを形成するスライド型を有し、このスライド型の前進移動方向の端面と、前記可動金型と固定金型との少なくともいずれか一方との間に、前記開口側の幅が底部側の幅より狭いシール溝を設けたことを特徴とする請求項1に記載の金型シール構造。
  4. 前記可動金型と固定金型との少なくともいずれか一方が、複数の金型部材を組み合わせて一体化したもので、この各金型部材相互の境界面に、前記開口側の幅が底部側の幅より狭いシール溝を設けたことを特徴とする請求項1に記載の金型シール構造。
  5. 前記固定金型と可動金型との間の互いの対向面が、前記可動金型の移動方向に直交する面に対して傾斜する傾斜部を有し、この傾斜部近傍の、前記可動金型の移動方向に直交する面を備える前記対向面に、前記開口側の幅が底部側の幅より狭いシール溝を設けたことを特徴とする請求項2に記載の金型シール構造。
  6. 前記傾斜部における前記開口側の幅が底部側の幅より狭いシール溝の側面に、該シール溝の延設方向への前記シール材の移動に対して抵抗を付与する抵抗付与部を設けたことを特徴とする請求項5に記載の金型シール構造。
  7. 前記抵抗付与部は、前記シール溝の延設方向に沿って凹凸形状となる凹凸部で構成したことを特徴とする請求項6に記載の金型シール構造。
  8. 前記凹凸部は波型形状であることを特徴とする請求項7に記載の金型シール構造。
  9. 前記開口側の幅を底部側の幅より狭くしたシール溝を、シールを行う互いに対向する部材の互いの対向面にそれぞれ設け、これら各シール溝に嵌め込むシール材同士を互いに接触させることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の金型シール構造。
  10. 前記シール溝の深さと該シール溝の底部側の幅との少なくともいずれか一方の寸法を、前記シール材が前記シール溝内で移動可能となるように設定したことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の金型シール構造。
  11. 前記シール溝の深さの寸法を、断面ほぼ円形とする前記シール材の直径より大きくなるよう設定したことを特徴とする請求項10に記載の金型シール構造。
  12. 前記シール溝の底部側の幅の寸法を、前記シール材の直径より大きくなるよう設定したことを特徴とする請求項10または11に記載の金型シール構造。
  13. 固定金型と可動金型との少なくともいずれか一方に、開口側の幅を底部側の幅より狭くしたシール溝を設け、このシール溝に嵌め込んだシール材により、前記固定金型と可動金型との間に形成されるキャビティを密閉することを特徴とする金型シール方法。
  14. 前記シール材を前記シール溝内で移動可能となるよう収容した状態で前記キャビティ内を減圧することで、前記固定金型と可動金型との互いの突合せ面間を通して前記シール溝内を減圧し、この減圧による前記シール溝内の空気の吸引により、前記シール材を前記シール溝の開口側に移動変位させて対向するシール面に密着させることを特徴とする請求項13に記載の金型シール方法。
  15. 前記キャビティ内を減圧する前の状態で、前記シール材と前記対向するシール面との間と、前記シール材と前記シール溝の側面との間との、少なくともいずれか一方に隙間が形成されていることを特徴とする請求項14に記載の金型シール方法。
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