JP2023056181A - Metal mold device - Google Patents

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宏樹 武内
Hiroki Takeuchi
秀登 松井
Hideto Matsui
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Toyota Motor Corp
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Abstract

To provide a metal mold device capable of preventing the deformation and cracking of a core during solidification shrinkage of a melt and producing a casting excellent in dimensional accuracy and productivity.SOLUTION: A metal mold device for casting comprises a movable template and a fixed template, in which the movable template has a structure that a pin is integrally arranged in a position inside a core in a direction of solidification shrinkage of a melt and corresponding to a thick-walled portion of a casting to produce.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鋳造用の金型装置に関する。 The present invention relates to a mold apparatus for casting.

自動車や家電等の多くの製品を構成する多くの部品(鋳物)は、ダイカスト(ダイキャスト)法を用いて製造されている。例えば、シリンダーブロック(エンジンブロック)をダイカスト法により、アルミニウム合金等の溶湯を用いて鋳造する際には、砂でできた中子(砂中子)を金型内に挿入した状態で、鋳造を行う。これにより、シリンダーブロックの水路(ウォータージャケット)を形成することができ、クローズドデッキのシリンダーブロックを生産できる。 Many parts (castings) that constitute many products such as automobiles and home appliances are manufactured using a die casting method. For example, when casting a cylinder block (engine block) using a die casting method using molten metal such as an aluminum alloy, casting is performed with a core made of sand (sand core) inserted in the mold. conduct. As a result, a water channel (water jacket) for the cylinder block can be formed, and closed-deck cylinder blocks can be produced.

しかしながら、溶湯の凝固過程における収縮で、中子に変形および割れが生じ、鋳造される製品の寸法精度が低くなることがあった。 However, shrinkage during the solidification process of the molten metal may cause deformation and cracking of the core, resulting in low dimensional accuracy of the cast product.

特許文献1では、中子とともに中子の内径側にコアリングを挿入することで、溶湯の凝固収縮が予測値よりも大きな場合でも中子を介してコアリングが収縮を抑える技術を開示している。 Patent Document 1 discloses a technique in which a core ring is inserted into the inner diameter side of the core together with the core so that the shrinkage of the core ring is suppressed via the core even when the solidification shrinkage of the molten metal is larger than the predicted value. there is

特開2009-291823号公報JP 2009-291823 A

特許文献1に記載の技術では、規格寸法を満足する製品を生産できるが、製品を鋳造する金型とは別部品であるコアリングを、鋳造前に挿入する必要がある。したがって、コアリングを挿入する時間分、生産性が低下することが予想され、生産性の観点からは検討の余地が残されていた。 Although the technology described in Patent Document 1 can produce a product that satisfies standard dimensions, it is necessary to insert a core ring, which is a component separate from the mold for casting the product, before casting. Therefore, it was expected that the productivity would be lowered by the time required for inserting the coring, and there was room for further study from the viewpoint of productivity.

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、溶湯の凝固収縮時に中子の変形および割れを防ぐことができ、寸法精度および生産性に優れた鋳物を製造できる金型装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a mold apparatus that can prevent deformation and cracking of the core during solidification shrinkage of the molten metal, and can manufacture castings with excellent dimensional accuracy and productivity. intended to provide

上記目的を達成するための一態様は、可動側型板と、固定側型板とを有する鋳造用の金型装置であって、
前記可動側型板は、中子の内側となる位置であって、溶湯の凝固収縮方向かつ製造する鋳物の厚肉部に相当する位置に、ピンが一体的に配置された構成を有する。
One aspect for achieving the above object is a mold apparatus for casting having a movable side mold plate and a fixed side mold plate,
The movable side mold plate has a structure in which a pin is integrally arranged at a position inside the core, in the direction of solidification and contraction of the molten metal and at a position corresponding to the thick part of the casting to be manufactured.

本発明に係る金型装置では、予め、溶湯の凝固収縮時における中子の変形および割れを防止するためのピン(鋳抜きピン)を金型装置の可動側型板に一体的に組み込んである。このため、鋳造時の中子の変形および割れを抑制するとともに、コアリング等の別部品を金型内に挿入する必要がないため、優れた生産性を維持できる。 In the mold apparatus according to the present invention, pins (casting pins) for preventing deformation and cracking of the core during solidification and shrinkage of the molten metal are integrally incorporated in the movable side plate of the mold apparatus in advance. . Therefore, deformation and cracking of the core during casting are suppressed, and since there is no need to insert a separate part such as a core ring into the mold, excellent productivity can be maintained.

本発明によれば、溶湯の凝固収縮時に中子の変形および割れを防ぐことができ、寸法精度および生産性に優れた鋳物を製造できる金型装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a mold apparatus capable of preventing core deformation and cracking during solidification and shrinkage of molten metal, and capable of manufacturing castings with excellent dimensional accuracy and productivity.

本実施形態における、中子とピンとの配置関係の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the arrangement|positioning relationship of a core and a pin in this embodiment. 本実施形態を用いて鋳物を生産する際の鋳造工程サイクルの一例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a casting process cycle when producing castings using the present embodiment; 本実施形態における、各構成要素の配置の一例を説明するための部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view for explaining an example of arrangement of components in the embodiment;

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Also, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.

本実施形態に係る金型装置(以降、本金型装置と称することがある)は、図3に示すように、可動側型板3と、固定側型板4とを有する鋳造用の金型装置である。また、前記可動側型板3は、図1及び図3に示すように、中子1の内側(図3では、紙面下側)となる位置であって、溶湯5の凝固収縮方向(矢印Xに示す方向)かつ製造する鋳物の厚肉部に相当する位置に、ピン2(金型鋳抜きピン)が一体的に配置された構成を有している。
なお、図1は、本実施形態における、中子とピンとの配置関係の一例を説明するための図である。また、図3は、本実施形態における、各構成要素の配置の一例を説明するための部分断面図である。以下では、本金型装置における特徴的な部分のみを説明する。したがって、それ以外の構造は、従来公知の金型装置の構造を適宜適用でき、特に限定されない。
As shown in FIG. 3, the mold apparatus according to the present embodiment (hereinafter sometimes referred to as the present mold apparatus) is a mold for casting having a movable mold plate 3 and a fixed mold plate 4. It is a device. As shown in FIGS. 1 and 3, the movable-side mold plate 3 is located inside the core 1 (in FIG. ) and at a position corresponding to the thick-walled portion of the casting to be manufactured, a pin 2 (die cast pin) is integrally arranged.
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of the arrangement relationship between cores and pins in this embodiment. Moreover, FIG. 3 is a partial cross-sectional view for explaining an example of arrangement of each component in this embodiment. Only the characteristic parts of this mold apparatus will be described below. Therefore, other structures are not particularly limited, and the structures of conventionally known mold devices can be appropriately applied.

本金型装置では、これらの図に示すように、溶湯5の凝固収縮時に中子1の変形及び割れを防止するためのピン2を、金型装置に、具体的には、可動側型板3の特定の位置に組み込んでいる。このように特定の位置にピン2を配置し、鋳造時に中子1を支持する構造を有するため、鋳造の際の溶湯の凝固収縮による中子1の変形及び割れを抑制できる。
なお、ピン2を挿入式にした場合、後述する型閉じ工程S2の前にピンを挿入する工程が必要となり、生産性が低下すると考えられる。しかしながら、本金型装置では、ピン2を予め一体的に金型へ組み込んであるため、このような工程を追加する必要がなく、生産時間に影響を与えることがないため、連続生産が可能であり、優れた生産性を維持できる。
In this mold apparatus, as shown in these figures, a pin 2 for preventing deformation and cracking of the core 1 when the molten metal 5 solidifies and shrinks is attached to the mold apparatus, specifically, the movable side mold plate. It is incorporated in 3 specific positions. Since the pin 2 is arranged at a specific position in this way to support the core 1 during casting, deformation and cracking of the core 1 due to solidification shrinkage of the molten metal during casting can be suppressed.
If the pin 2 is of an insertion type, a step of inserting the pin is required before the mold closing step S2, which will be described later. However, in this mold apparatus, since the pins 2 are integrally incorporated into the mold in advance, there is no need to add such a process and the production time is not affected, so continuous production is possible. It is possible to maintain excellent productivity.

なお、中子1の変形及び割れを防止するピン2は、中子1の内径側の位置であって、溶湯5の凝固収縮方向X且つ鋳造される製品(鋳物)の厚肉部となる位置に配置する。鋳物の厚肉部となる中子1の内径側の位置は、他の部分と比べるとより大きな溶湯の凝固収縮による圧力がかかり、変形が起こりやすい。したがって、ピン2を中子1の内径側の溶湯5の凝固収縮を受ける鋳物の厚肉部となる位置に配置することにより、鋳造時に、ピン2全体に溶湯の凝固収縮による面圧がかかるため、中子1の(例えば、局所的な)変形及び割れを抑制できる。
なお、ピン2の個数は、鋳造する製品の構造や中子1の構造に応じて適宜調整でき、特に限定されない。また、本金型装置では、ピン2を中子1の内径側の位置であって、溶湯5の凝固収縮方向X且つ鋳造される製品の厚肉部となる位置に配置するが、本発明の効果を得られる範囲でその他の位置にピン2が配置されていてもよい。さらに、ピン2の形状も、本発明の効果が得られる範囲で適宜設定でき、特に限定されない。
The pin 2 for preventing deformation and cracking of the core 1 is positioned on the inner diameter side of the core 1, in the direction X of the solidification shrinkage of the molten metal 5 and in the thick part of the product (casting) to be cast. to be placed. A position on the inner diameter side of the core 1, which is a thick-walled portion of the casting, is subjected to greater pressure due to solidification shrinkage of the molten metal than other portions, and is easily deformed. Therefore, by arranging the pin 2 on the inner diameter side of the core 1 at a position where the thick portion of the casting receives the solidification contraction of the molten metal 5, surface pressure due to the solidification contraction of the molten metal is applied to the entire pin 2 during casting. , (for example, local) deformation and cracking of the core 1 can be suppressed.
The number of pins 2 can be appropriately adjusted according to the structure of the product to be cast and the structure of core 1, and is not particularly limited. Further, in the present mold apparatus, the pin 2 is arranged at a position on the inner diameter side of the core 1, in the direction X of solidification and shrinkage of the molten metal 5 and at a position corresponding to the thick portion of the product to be cast. The pins 2 may be arranged at other positions as long as the effect can be obtained. Further, the shape of the pin 2 is not particularly limited, and can be appropriately set within the range in which the effects of the present invention can be obtained.

図1では、中子1の例として、シリンダーブロックを鋳造する際の中子形状が記載されている。なお、シリンダーブロックのジャーナル部分は厚肉であり、溶湯5の凝固収縮量が大きくなる。このため、ピン2は、シリンダーブロックの水路(ウォータージャケット)の厚肉部となる部分(ジャーナルにあたる部分)の中子1の内径側へ複数配置してあり、これにより、中子1の変形等を防止でき、鋳造製品の規格寸法を容易に満足できる。なお、中子1の形状は、鋳造する製品の形状にあわせて適宜設定でき、特に限定されない。 FIG. 1 shows, as an example of the core 1, the shape of the core used when casting a cylinder block. Incidentally, the journal portion of the cylinder block is thick, and the amount of solidification shrinkage of the molten metal 5 is large. For this reason, a plurality of pins 2 are arranged on the inner diameter side of the core 1 in the portion (portion corresponding to the journal) that becomes the thick wall portion of the waterway (water jacket) of the cylinder block. can be prevented, and the standard dimensions of the casting product can be easily satisfied. The shape of the core 1 can be appropriately set according to the shape of the product to be cast, and is not particularly limited.

中子1は、砂でできた中子(砂中子)を使用でき、後工程で中子を例えば振動により壊して製品の外へ排出することで、中空構造を有する鋳物を作製できる。中子1は1つ又は複数の部分から構成できる。 A core made of sand (sand core) can be used as the core 1, and a casting having a hollow structure can be produced by breaking the core by vibration in a post-process and discharging it out of the product. The core 1 can consist of one or more parts.

鋳造に用いる溶湯5は、従来公知のものを使用でき、例えば、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、銅等の金属または合金(例えば、非鉄金属)を溶かしたものを使用できる。 As the molten metal 5 used for casting, a conventionally known one can be used. For example, a molten metal such as aluminum, magnesium, zinc, or copper or an alloy (eg, non-ferrous metal) can be used.

ここで、図2に、本金型装置を用いて鋳物を生産する際の鋳造工程サイクルの一例を説明するための図を示す。図2に示すように、鋳物は、図1及び図3に示す本金型装置を用いて、以下の工程を経て製造できる。鋳物を大量に生産する際には、以下のS1~S5の工程を1サイクルとして、それを必要なサイクル数連続して繰り返すことで対応できる。 Here, FIG. 2 shows a diagram for explaining an example of a casting process cycle when producing a casting using this mold apparatus. As shown in FIG. 2, a casting can be manufactured through the following steps using the mold apparatus shown in FIGS. When mass-producing castings, the steps S1 to S5 described below are regarded as one cycle, and this cycle can be repeated continuously for the required number of cycles.

金型装置内に中子1を挿入する中子挿入工程S1。
可動側型板3と固定側型板4とを合体させる型閉じ工程S2。
型閉じした金型装置内にアルミニウム合金等の溶湯5を注入し、金型装置内で溶湯5を凝固させる鋳造及び凝固工程S3。
可動側型板3を移動させる型開き工程S4。及び、
中子1を除去した後、金型装置内から製品を取り出す製品取り出し工程S5。
Core inserting step S1 for inserting the core 1 into the mold device.
A mold closing step S2 in which the movable side mold plate 3 and the fixed side mold plate 4 are combined.
A casting and solidification step S3 in which molten metal 5 such as an aluminum alloy is poured into the closed mold device and the molten metal 5 is solidified in the mold device.
mold opening step S4 for moving the movable side mold plate 3; as well as,
After the core 1 is removed, the product is taken out from the mold device (S5).

例えば、鋳物が、シリンダーブロックである場合には、中子挿入工程S1において、シリンダーライナーを同時に挿入できる。本金型装置では、上述したように可動側型板3の特定の位置に予めピン2が一体的に組み込まれているため、型閉じ工程S2と同時に、中子1の特定の箇所をピン2により支持することができる。したがって、鋳造及び凝固工程S3において、中子1の変形が生じることなく、優れた生産性を維持したまま寸法精度の優れた鋳物を鋳造できる。なお、上述した本金型装置を用いる以外は従来公知の鋳造方法(例えば、ダイカスト法)を用いることができるため、各工程に関する具体的な説明はここでは省略する。 For example, when the casting is a cylinder block, a cylinder liner can be inserted at the same time in the core insertion step S1. In this mold apparatus, as described above, the pins 2 are integrated in advance at specific positions of the movable side mold plate 3. Therefore, at the same time as the mold closing step S2, the specific positions of the core 1 are moved to the pins 2. can be supported by Therefore, in the casting and solidification step S3, the core 1 is not deformed, and a casting with excellent dimensional accuracy can be cast while maintaining excellent productivity. Since a conventionally known casting method (for example, die casting method) can be used other than using the present mold apparatus described above, a specific description of each step is omitted here.

以上で説明した本実施形態に係る発明により、溶湯の凝固収縮時に中子の変形および割れを防ぐことができ、寸法精度および生産性に優れた鋳物を製造できる。 According to the invention according to the present embodiment described above, it is possible to prevent deformation and cracking of the core when the molten metal solidifies and shrinks, and it is possible to manufacture a casting excellent in dimensional accuracy and productivity.

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本金型装置は、鋳造時に中子を使用する、自動車や家電等の多くの製品を構成する多くの部品(鋳物)に適用することができ、その使用用途は特に限定されない。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention. This mold apparatus can be applied to many parts (castings) that make up many products such as automobiles and home electric appliances that use cores in casting, and its usage is not particularly limited.

1 中子
2 ピン
3 可動側型板
4 固定側型板
5 溶湯
X 凝固収縮方向
1 Core 2 Pin 3 Movable Side Template 4 Fixed Side Template 5 Molten Metal X Direction of Solidification and Shrinkage

Claims (1)

可動側型板と、固定側型板とを有する鋳造用の金型装置であって、
前記可動側型板は、中子の内側となる位置であって、溶湯の凝固収縮方向かつ製造する鋳物の厚肉部に相当する位置に、ピンが一体的に配置された構成を有することを特徴とする金型装置。
A mold apparatus for casting having a movable side mold plate and a fixed side mold plate,
The movable side mold plate has a configuration in which a pin is integrally arranged at a position inside the core, in the direction of solidification and shrinkage of the molten metal and at a position corresponding to the thick part of the casting to be manufactured. Characterized mold equipment.
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