JP2013059867A - 射出成形型の製造方法及び射出成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却用配管を内蔵させた射出成形型を短期間で安価に製造する。
【解決手段】インクリメンタル成形により作られた金属型１１１を、上下方向に凹凸部分を向け、平坦部分が水平方向に延展するように固定する。この金属型１１１の上方かつ近傍に冷却用配管１１２を配置し、この状態でフレーム１１４により金属型１１１の上面外周を閉合して、金属型１１１の上方に鋳込用空間１１５を形成する。その後、鋳込用空間１１５に泥漿１１３（コンクリート等）を注入して、泥漿１１３を固化させる。泥漿１１３は、固化して、金属型１１１と冷却用配管１１２と固定し、固定側金型１０３とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車部品等に使用される樹脂成形品を成形する際に用いられる射出成形型の製造方法、及び、射出成形型に関する。

従来、樹脂成形品を成形する際に用いられる射出成形型は、その製作に極めて多くの機械加工時間を要する。機械加工時間の低減を図るようなコンクリート型が種々開発されている。

特許文献１記載のコンクリート型の製造方法は、成形品モデルの表皮層とこれに型合わせされるフレームとの合わせ部に所定間隙を設け、この合わせ部の周囲を封止してコンクリート材を注入し、成形品モデルを脱型して成形用意匠面を得るものである。特許文献１によれば、成形品モデルの表皮層とフレームとの合わせ部に所定間隙が設けられることで、合わせ部の合わせ面を形成するための機械加工を削減・実質的に不要にできる、とされる。

特許文献２には、コンクリートを主体とした樹脂成形型の製造方法が記載されている。この製造方法は、モデルの意匠面付近に冷却用配管を設置して前記モデルの前記意匠面を含む表面にニッケルを蒸着し前記冷却用配管を接合したニッケル層を形成する工程と、前記モデル上に型枠を載置して前記型枠内にコンクリートを注入する工程とからなり、前記コンクリートを注入した型枠を前記モデルより脱型してコンクリート側の意匠面の付近のコンクリート層内に前記冷却用配管が埋設され、かつ意匠面を含むコンクリート層の表面には前記モデルから転移したニッケル層を形成している型を得るものである。特許文献２によれば、意匠面を含むコンクリートの層の表面に均一な厚みのニッケル層を、クラックが発生することなく短期間で施すことができ、樹脂成形品の品質や耐久性を向上すると共に、樹脂成形型の納期に応答させることができ、また、意匠面付近に配設される冷却用配管を施工するため前処理が不要となり工程数を低減してコンクリートを主体とした樹脂成形型を製造することができる利点を有している、とされる。

特開２００３−１４５５１７号公報 特開２００２−２６４１３８号公報

特許文献１、２に記載のいずれの技術も、ニッケルを電鋳・蒸着させるための意匠モデル型を製作し、その後にこの意匠モデル型にニッケルの電鋳・蒸着を行うものである。このため、意匠モデル型の製作に時間がかかる。さらに、意匠モデル型に電鋳・蒸着されて形成されるニッケル層の磨きを不要にするため、意匠モデル（木型、電鋳への入槽モデル）の面をきれいに仕上げる必要がある。加えて、意匠モデル型に形成されたニッケル層にクラック等が発生した場合、溶接等による補修が困難である。

ところで、一般に、インクリメンタル成形により金属型を作ることが知られている。本願の発明者は、上記のプレス金型の製造技術を、射出成形型の製造方法に適用することを考えた。本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、射出された樹脂を効果的に冷却できるように意匠面の近傍に冷却用配管を内蔵させた射出成形型を短期間で安価に製造することを目的とする。

本発明の射出成形型の製造方法は、インクリメンタル成形により作られた金属型を、上下方向に凹凸を向け水平方向に延展するように固定する第１工程と、前記金属型の上方かつ近傍に冷却用配管を配置した状態でフレームにより前記金属型の上面外周を閉合し、前記金属型の上方に鋳込用空間を形成する第２工程と、前記鋳込用空間に泥漿を注入してこの泥漿を固化させ、固化した泥漿とその下面に配された前記金属型と前記冷却用配管とを備える射出成形型を得る第３工程と、を備える。

本発明の射出成形型は、インクリメンタル成形により作られた金属型と、前記金属型の上方かつ近傍に配置される冷却用配管と、前記金属型を下面に配した状態で固化し、前記冷却用配管を固定する泥漿と、を備える。

ここで、本願でいうところの「泥漿」とは、コンクリートや、セメント及び骨材等を水で混練するモルタル等を、概念として含んでいる。

本発明によれば、インクリメンタル成形により作られた金属型を用いて射出成形型を作り、この金属型をそのまま射出成形型の構造の一部にでき、製造工程の簡略化を図ることができる。また、冷却用配管は、金属型の上方かつ近傍に位置づけられて泥漿により固定されるので、冷却用配管を意匠面の近傍に固定することが容易である。したがって、射出された樹脂を効果的に冷却できるように意匠面の近傍に冷却用配管を内蔵させた射出成形型を短期間で安価に製造することができる。

金型が閉じられた状態での射出成形機の断面図である。 金型が開かれた状態での射出成形機の断面図である。 固定側金型の断面図である。 成形機を用いてインクリメンタル成形により金属型を作る工程を説明するための斜視図である。 簡易受型を用いてインクリメンタル成形により金属型を作る工程を説明するための断面図である。 冷却用配管が配置された状態を示す断面図である。 フレームにより鋳込用空間が形成された状態を示す断面図である。 泥漿が鋳込用空間に注入されている状態を示す断面図である。 固定側金型が簡易受型から取り外されている状態を示す断面図である。

実施の一形態を、図１ないし図９に基づいて説明する。説明の便宜上、本実施の形態を第一の実施の形態と呼ぶ。本実施の形態は、射出成形機に取り付けられる金型（固定側金型、可動側金型）のうち、固定側金型への適用例を示す。

図１は、金型１０２が閉じられた状態での射出成形機１０１の断面図である。図２は、金型１０２が開かれた状態での射出成形機１０１の断面図である。射出成形機１０１は、成形機筐体１０１Ａと金型１０２を備える。金型１０２は、固定側金型１０３と可動側金型１０４とからなる。固定側金型１０３は、成形機筐体１０１Ａに固定取付される。可動側金型１０４は、射出成形機１０１の可動部１０５のコア受板１０６に取り付けられる。可動部１０５は、射出成形機１０１の成形機筐体１０１Ａにスライド自在に取り付けられ、金型１０２を開閉するように往復運動する。コア受板１０６は、可動部１０５の左方に設けられる。コア受板１０６の左面は、可動側金型１０４の右面に隙間なく接する。コア受板１０６の左面と可動側金型１０４の右面との合わせ面は、金型分離面（パーティング面）と言われる。樹脂成形は、可動部１０５を動かしてコア受板１０６の左面と可動側金型１０４の右面とを合わせて金型１０２（固定側金型１０３、可動側金型１０４）を融溶樹脂の射出圧に耐えうる圧力で閉じ、融溶樹脂を射出し、成形後に可動部１０５を動かして金型１０２（固定側金型１０３、可動側金型１０４）を開いて成形品を取り出すことにより行われる。可動部１０５には、突出板１０７が設けられる。突出板１０７には、成形品を押し出し落下させて取り出すための突出ピン１０８が取り付けられている。

以下、図３〜図９に基づいて、固定側金型１０３に説明する。図３以下では、固定側金型１０３に備わる金属型１１１が図中の下方に位置するよう示されている。図３は、固定側金型１０３の断面図である。固定側金型１０３は、金属型１１１と、冷却用配管１１２と、泥漿１１３と、フレーム１１４とにより構成される。金属型１１１は、インクリメンタル成形により作られるもので、図４に基づいて後述する。冷却用配管１１２は、金属型１１１の上方かつ近傍に配置される。フレーム１１４は、略直方体形状をなす下面開口の箱であって、金属型１１１の上面外周を閉合するものである。一例として、フレーム１１４は、鋳物で作られる。フレーム１１４は、金属型１１１の上方に、泥漿１１３が注入される鋳込用空間１１５（図７、図８も参照）を形成する。泥漿１１３は、フレーム１１４の上部に形成される注入孔１１６から鋳込用空間１１５に流し込まれる。泥漿１１３が固化すると、冷却用配管１１２は泥漿１１３により固定され、金属型１１１が泥漿１１３の下面に位置付けられた状態となる。なお、泥漿１１３には、コンクリートや、セメント及び骨材等を水で混練するモルタルを採用することができる。

図４は、成形機２０１を用いてインクリメンタル成形により金属型１１１を作る工程を説明するための斜視図である。インクリメンタル成形は、金型を使わずにＮＣ加工機でインクリメンタルに成形する方法で、ワーク（鋼板）を固定し、棒状工具を三次元方向に動かして三次元形状の成形を行う工法である。一例として、図４に示すように、成形機２０１に設けられた三次元方向に移動自在の枠状の固定プレート２０３にワーク２０２（鋼板）を固定し、ワーク２０２の下面を成形機２０１に固定された治具２０４に押し付けつつ棒状工具２０５をワーク２０２の上面に接しさせ、棒状工具２０５をワーク２０２の上面に摺動させて溝部２０６やテーパ部２０７を形成することで、ワーク２０２を成形形状に変形し金属型１１１（図３参照）とする。ここで、ワーク（鋼板）としては、曲げ応力が大きく疲労・摩耗に強い鋼材（一例として、鉄、ステンレス鋼、等）を用いることができる。なお、変形形状が簡易なものである場合には、ワーク２０２と治具２０４とを接触させないで棒状工具２０５をワーク２０２の上面に接しさせても成形が可能である。

図５は、簡易受型２１１を用いてインクリメンタル成形により金属型１１１を作る工程を説明するための断面図である。図４に基づいて述べた方法とは別に、簡易受型２１１を用いてインクリメンタル成形により金属型１１１を作ることも可能である。簡易受型２１１は、ＣＡＭ（Computer-Aided Manufacturing）等の技術を用いてエポキシ樹脂を機械加工し、簡易に成形されるものである。一例として、図５に示すように、成形機２０１に設けられた三次元方向に移動自在の枠状の固定プレート２０３にワーク２０２（鋼板）を固定し、固定プレート２０３を主として下方に動かして、固定された簡易受型２１１にワーク２０２の下面を押し付けつつ棒状工具２０５をワーク２０２の上面に接しさせ、棒状工具２０５をワーク２０２の上面に摺動させて溝部２０６やテーパ部２０７を形成することで、ワーク２０２を成形形状に変形し金属型１１１とする。

以下、インクリメンタル成形により作られた金属型１１１を用いて固定側金型１０３を製造する工程を述べる。まず、図５を参照する。固定側金型１０３を製造するに際し、まず、金属型１１１を固定する。このとき、溝部２０６やテーパ部２０７が形成されることにより金属型１１１に設けられた凹凸部分１１１Ａが略上下方向に向くようにし、インクリメンタル成形によっても加工されなかった金属型１１１（ワーク２０２）の平坦部分１１１Ｂが略水平方向に延展されるようにする。金属型１１１の固定は、金属型１１１（治具２０４を用いて作られたものでも、簡易受型２１１を用いて作られたものでもよい）を、図５に示すように簡易受型２１１の上面に配置することによりなされる。なお、金属型１１１の固定は、簡易受型２１１を用いなくとも、クランプ等に把持させることによりなされてもよい。

図６は、冷却用配管１１２が配置された状態を示す断面図である。続く工程として、金属型１１１の上方かつ近傍に、冷却用配管１１２を配置する。この際、冷却用配管１１２と金属型１１１とを、点接合（溶接）等により仮留めしてもよい。

図７は、フレーム１１４により鋳込用空間１１５が形成された状態を示す断面図である。続く工程として、金属型１１１の上方かつ近傍に冷却用配管１１２を配置した状態で、フレーム１１４により金属型１１１の上面外周を閉合し、金属型１１１の上方に鋳込用空間１１５を形成する。このとき、フレーム１１４に冷却用配管１１２を通過させるための小孔１１４Ａを設け、この小孔に冷却用配管１１２の端部１１２Ａを通し、小孔と冷却用配管１１２との隙間をシール材（図示せず）で封止する。ここで、小孔１１４Ａがフレーム１１４の側面部１１４Ｃに設けられることが好ましい（図７参照）が、小孔１１４Ａはフレーム１１４の上面部１１４Ｂに設けられてもよい。また、フレーム１１４と金属型１１１との隙間を、漏れ防止材１１７で封止するようにしてもよい。

図８は、泥漿１１３が鋳込用空間１１５に注入されている状態を示す断面図である。続く工程として、鋳込用空間１１５に泥漿１１３を注入し、泥漿１１３を固化させる。泥漿１１３は、フレーム１１４の注入孔１１６から注入され、鋳込用空間１１５内に一杯に満たされる。泥漿１１３は、所定時間経過すると固化する。固化することにより、冷却用配管１１２は泥漿１１３内で位置固定され、泥漿１１３の下面に金属型１１１が位置固定され、泥漿１１３の側面及び上面にフレーム１１４が位置固定されたままとなる。

図９は、簡易受型２１１から固定側金型１０３を取り外す状態を示す断面図である。続く工程として、金属型１１１を簡易受型２１１から外して、固定側金型１０３を得る。このようにして得られた固定側金型１０３では、金属型１１１が下方に露出し、この金属型１１１の下面が樹脂成形を行う際の意匠面１１１Ｃ（図３も参照）として機能する。

本実施の形態によれば、インクリメンタル成形によりワーク２０２（鋼板）から金属型１１１を作り、この金属型１１１を用いて固定側金型１０３を作ることで、金属型１１１をそのまま固定側金型１０３の構造の一部にでき、製造工程の簡略化が図られる。また、冷却用配管１１２は、金属型１１１の上方かつ近傍に位置づけられて泥漿１１３により固定されるので、冷却用配管１１２を意匠面１１１Ｃの近傍に固定することが容易である。したがって、射出された樹脂を効果的に冷却できるように意匠面１１１Ｃの近傍に冷却用配管１１２を内蔵させた固定側金型１０３を、短期間で安価に製造することができる。また、本実施の形態によれば、金属型１１１は、泥漿１１３に支持されるために、金型１０２での大きな締付力がかかっても変形しにくい。また、本実施の形態によれば、金属型１１１に用いる鋼板を所望のものにすることが容易であり、従来のニッケル蒸着される鋼板素材よりも疲労応力の大きな鋼材を選ぶことで、将来のクラックの発生を抑えることができる。また、鋼板の選び方によっては、電鋳では容易に実現できなかった溶接・磨き・肉盛り補強等の後加工もできる。

なお、本実施の形態では、射出成形機１０１に取り付けられる金型１０２（固定側金型１０３、可動側金型１０４）のうち、固定側金型１０３についての製造方法を示したが、これを可動側金型１０４に適用できることはいうまでもない。

１０１ 射出成形機
１０３ 固定側金型（射出成形型）
１１１ 金属型
１１１Ａ 凹凸部分
１１１Ｂ 平坦部分
１１２ 冷却用配管
１１３ 泥漿
１１４ フレーム
１１５ 鋳込用空間
１１７ 漏れ防止材

Claims (3)

1. インクリメンタル成形により作られた金属型を、上下方向に凹凸を向け水平方向に延展するように固定する第１工程と、
   前記金属型の上方かつ近傍に冷却用配管を配置した状態でフレームにより前記金属型の上面外周を閉合し、前記金属型の上方に鋳込用空間を形成する第２工程と、
   前記鋳込用空間に泥漿を注入してこの泥漿を固化させ、固化した泥漿とその下面に配された前記金属型と前記冷却用配管とを備える射出成形型を得る第３工程と、
   を備える射出成形型の製造方法。
2. 前記第２工程では、前記フレームと前記金属型との隙間を漏れ防止材で封止する、
   請求項１記載の射出成形型の製造方法。
3. インクリメンタル成形により作られた金属型と、
   前記金属型の上方かつ近傍に配置される冷却用配管と、
   前記金属型を下面に配した状態で固化し、前記冷却用配管を固定する泥漿と、
   を備える射出成形型。

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