JP2855137B2 - 段付き圧粉体の成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末冶金部品の製造に
おける圧粉体の成形方法に関し、特に複雑な段付き形状
を有する圧粉体の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、単軸圧縮による圧粉体の成形方
法の基本的な考え方によれば（日本粉末冶金工業会編
著：焼結機械部品ーその設計と製造ー、技術書院（1987
年）、159〜275頁参照）、圧縮方向に段がある形状、特
に片面が圧縮方向に凹凸のある段付き端面で、反対側の
端面が平坦面の圧粉体を成形する場合には、段付き端面
側は下パンチで成形し、平坦面側は上パンチで成形する
というのが常識である。

【０００３】また、両端面ともに凹凸がある場合、凹凸
のより複雑な面を下パンチで成形し、かつ上パンチ側の
凹凸をできるだけ小さくするのが一般的である。この両
端面共に大きな凹凸のある圧粉体には、その形状に応じ
て上パンチを分割して２本にし、上２段下２段成形法あ
るいは上２段下３段成形法が適用されている。

【０００４】ここで、このような単軸圧縮による粉末成
形法の従来の考え方に立って、図５（Ｄ）に例示するよ
うな段付き圧粉体３１０を成形する場合を考えてみる。
この段付き圧粉体３１０は、圧縮方向の一方の端面が複
数の段部３１１，３１２，３１３を備えた凹凸形状の段
付き端面で、他方の端面が平坦面３１４となっている。
また、段付き端面の外周には圧縮方向に対して横方向に
突出する薄肉の張り出し部３１５を備えている。

【０００５】凹凸の複雑な面を下パンチで成形し、平坦
面側を上パンチで成形するという従来の考え方のもと
に、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、薄肉の張り出し
部３１５を上パンチ３０７から突出した突起部３０７ａ
により圧縮することを前提に、１本の上パンチ３０７
と、３本の下パンチ３０３，３０４，３０５と、一本の
コアロッド３０６を用いて、ダイ３０２に充填された原
料粉末３０１を加圧する、上１段下３段成形法を適用す
ることが考えられる。

【０００６】また、図６（Ｄ）には他の形状の段付き圧
粉体４１０を示している。

【０００７】すなわち、この圧粉体４１０は、段付き端
面に複数の段部４１１，４１２，４１３と、横方向に突
出する薄肉の張り出し部４１５があることは図５と同様
であるが、反対側の面に平坦面４１４と共に、１箇所の
突起部４１６をもつ点が異なる。この場合には、図６
（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、薄肉の張り出し部４１５
を成形するための突起部４０７ａを持つ上パンチ４０７
で圧粉することを前提に、２本の上パンチ４０７，４０
８と、３本の下パンチ４０３，４０４，４０５と、一本
のコアロッド４０６を用いて、ダイ４０２に充填された
原料粉末４０１を加圧する、上２段下３段の成形法を適
用することが考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図５に例
示する段付き圧粉体３１０の場合、圧粉体３１０の薄肉
の張り出し部３１５を圧粉しようとすると、張り出し部
３１５の成形に必要な粉末量よりも数倍多い量の粉末
が、上パンチの突起部３０７ａによって圧縮されること
になり、圧粉密度が高くなりすぎて突起部３０７ａが折
損してしまう。

【０００９】すなわち、粉末冶金法により金属粉あるい
は合金粉等を主成分とする混合粉を用いて焼結部品を製
造する場合、圧粉行程では一般に最大８［トン／平方セ
ンチメートル］までの圧力が混合粉に加えられる。この
ため、加圧中に、上パンチの突起部３０７ａと下パンチ
３０５で挟まれた部分の圧粉密度が他の部分よりも大き
くなると、プレスの全荷重がこの狭い部分にかかるよう
な状態となり、１個目の圧粉体の成形が完了しないうち
に上パンチ３０７の突起部３０７ａが折損してしまう。
薄肉の張り出し部３１５の圧縮方向の投影面積が小さい
程、上パンチ突起部３０７の幅が薄くなって折損しやす
くなる。

【００１０】図６に例示する圧粉体４１０の場合も同様
であり、薄肉の張り出し部４１５を圧粉しようとする
と、上パンチ４０７の突起部４０７ａが、１個目の圧粉
体の成形が完了しないうちに折損してしまう。

【００１１】このような上パンチ３０７，４０７の突起
部３０７ａ，４０７ａの破損を防止するために、図７，
図８に示すように、薄肉の張り出し部３１５，４１５に
対応する下パンチ３０５ａ，４０５ａを増やすことが考
えられる。すなわち、薄肉の張り出し部３１５，４１５
を形成するための粉末Ｐ５１，Ｐ６１を上パンチの突起
部３０７ａ，４０７ａと、増やした下パンチ３０５ａ，
４０５ａとでサンドイッチ状に挟みながら下方に強制的
に移動させて圧縮するもので、圧粉密度が局部的に高く
なるのを防止するものである。

【００１２】しかしながら、このようにしても、薄肉の
張り出し部３１５，４１５を形成するための少量の粉末
をキャビテイの上端から下端まで移動しなければなら
ず、圧粉密度の調整が非常に難しい。

【００１３】また、図５，６に示した成形法に比較すれ
ば、上パンチ３０７，４０７の突起部３０７ａ，４０７
ａ及び下パンチ３０５ａ，４０５ａは破損し難くはなる
が、張り出し部３１５，４１５の突出幅が小さい場合に
は、上パンチ３０７，４０７の突起部３０７ａ，４０７
ａ及び下パンチ３０５ａ，４０５ａの断面積が小さいと
いうことに変わりはなく、上パンチ３０７，４０７の突
起部３０７ａ，４０７ａのみならず、下パンチ３０５
ａ，４０５ａまでもが、わずかな変形でも容易に破損し
てしまうという問題がある。

【００１４】さらに、上パンチ３０７，４０７の突起部
３０７ａ，４０７ａを分割して、図７において上パンチ
２本、図８において上パンチ３本としても結果は同じ
で、容易に破損してしまう。なお、上パンチ３０７，４
０７が粉末の充填されたキャビテイ内に侵入して粉末を
押す距離が長くなるほど上パンチ３０７，４０７の突起
部３０７ａ，４０７ａは破損しやすくなる。

【００１５】また、図８に例示するような、段付き端面
と反対側の端面に突起部４１６がある圧粉体４１０を成
形する場合、上パンチ４０７を図８のように２本にして
も突起部４１６及びその周辺の圧粉密度は他の部分と比
較して低くなる。そのため、焼結時の変形の原因とな
り、また、強度の必要な部品の場合、強度不足となり好
ましくない。

【００１６】したがって、従来の成形方法では、図５，
６に例示するような、片面が段付き端面でしかも段付き
端面の外周に横方向に突出する張り出し部３１５，４１
５を有する段付き圧粉体３１０，４１０を経済的に量産
することができなかった。

【００１７】本発明の目的は、上述した従来の成形概念
のように、破損するおそれのある突起部を持つ上パンチ
ではなく、従来では見られない新規な金型の構成、すな
わち、圧粉体の段付き端面と逆の段部形状を有する上パ
ンチ１本、段部に対応して分割された複数の下パンチ及
び段付きダイより構成される金型を用いることにより、
パンチの破損トラブル無しに、かつ圧粉密度を均一に、
しかも通常の成形プレス機にて経済的に量産可能とする
ことを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

［発明の構成及び作用］本発明は、前述の単軸圧縮によ
る粉末冶金成形法の基本的な考え方とは正反対に、圧粉
体に凹凸がある場合、凹凸の複雑な面を上パンチで成形
し、平坦なあるいは凹凸の複雑でない面側を下パンチで
成形するという従来方法とは異なる考え方に立って発案
された成形方法である。

【００１９】すなわち、本発明は、圧縮方向の一方の端
面が段部を備えた段付き端面となっており、該段付き端
面の外周には圧縮方向に対して横方向に突出する薄肉の
張り出し部を備えた段付き圧粉体の成形方法であって、
段付き端面の段部形状と逆の段部形状を備えた一本の上
パンチと、前記段付き端面の段部に対応して分割された
複数の下パンチと、前記薄肉の張り出し部に対応する段
部を備えた段付きダイと、を備えた金型を用い、上パン
チ側に段付き端面を成形し、薄肉の張り出し部を段付き
ダイの段部と上パンチ間で成形することを特徴とする。

【００２０】圧粉体の段付き端面と反対側の端面は平坦
面であり、複数の下パンチ側に平坦面を形成する場合に
も適用できるし、あるいは、圧粉体の段付き端面と反対
側の端面は平坦面と一箇所以上の突起部を有する形状で
あり、下パンチ側に平坦面と一箇所以上の突起部を形成
する場合にも適用できる。

【００２１】本発明においては、成形すべき段付き圧粉
体の段付き端面の形状に対応する段付き形状を有する上
パンチ１本、下パンチ２本以上、圧粉体が穴明き形状の
場合にはコアロッド及び段付きダイより構成される金型
により所定形状を付与される。

【００２２】すなわち、段付きダイと下パンチ、場合に
よってはコアロッドによって形成されたダイキャビテイ
に粉末が充填され、上パンチが下降して圧粉を開始す
る。

【００２３】そして、上パンチの下降と共に、所定形状
を得るように可動の下パンチを所定位置まで引き下げ
て、これら下パンチの上方にある粉末を下方に移動させ
ながら所定の圧粉密度まで圧縮する。

【００２４】薄肉の張り出し部については、段付きダイ
の段部と上パンチのパンチ面との間で加圧する。上パン
チには、従来のように張り出し部成形用の突起部はな
く、ダイ壁面の段部と上パンチのパンチ面によって粉末
が加圧される。

【００２５】したがって、上パンチ，下パンチのいずれ
にも、張り出し部に対応する小断面の加圧部分はなく、
パンチが破損するおそれはない。

【００２６】また、段付き端面と反対側の平坦面、ある
いは平坦面と一つ以上の突起部は複数の下パンチによっ
て形成される。従来技術では普通、平坦面は１本のパン
チで形成されるものであり、この点は従来法には見られ
ない新規な方法を採用している。

【００２７】圧粉体の抜き出し及びそれに引き続く成形
プレスからの取出は公知の方法によって行われる。

【００２８】本発明に用いられる金型は、より具体的に
は次のように構成される。

【００２９】上パンチは１本のみであり、その上パンチ
面には、成形されるべき圧粉体の段付き端面の段部に対
応した凹凸が形成される。

【００３０】薄肉の張り出し部を上パンチと一緒に成形
するために、段付きのダイが使用される。

【００３１】段部を有する段付き端面と反対側の端面は
段部に対応する２本以上の下パンチにより形成される
が、その内の一本は固定で、残りの下パンチは、これら
下パンチの上方にある粉末を下方に移動するため強制的
に可動となっていることが好ましい。

【００３２】なお、固定下パンチは、プレス本体に固定
されるベースプレートに、パンチ押え，受け板，ホルダ
等によって固定され、そのパンチ面はダイキャビテイの
最低部に位置して固定される。

【００３３】下パンチは、段付き端面側が互いに離間し
て高さの同じ２箇所の段部を持ち、かつその反対面は平
坦面である圧粉体を成形する場合には２本でよい。ま
た、離間して設けられる段部が異なる高さで、かつその
反対面が平坦である圧粉体を成形する場合には、下パン
チは３本必要である。

【００３４】さらに、離間した２箇所の段部を持つ段付
き端面とは反対側の端面が、平坦面と共に一箇所以上の
突起部がある場合には、突起部の数と同数の突起部形成
用の下パンチが必要となる。例えば、平坦面と共に１箇
所の突起部を持つ場合、下パンチをもう１本増やす。

【００３５】複数の突起部がある場合には、ある特定の
突起部の高さを基準として、残りの突起部の高さを、基
準の突起部の高さの８０％以上，１２０％以下の範囲内
に設定することが好ましく、さらに、突起部間の距離を
１［ｍｍ］以上とることが好適である。

【００３６】まず、高さの制限であるが、複数の突起部
を形成する複数の下パンチは通常同じ一枚の受け板に載
置される。これら突起部形成用の複数本の下パンチをス
プリングなどの力で若干の上下動をさせることはできる
が、圧粉密度の調整を正確にできるほどの機能はないた
め、これらの下パンチの高さが大きく異なると、圧粉
時、複数の下パンチ面の上方にある粉末のそれぞれの圧
粉密度が異なることになり、突起部の高さによっては突
起部の強度が弱い圧粉体が形成される。

【００３７】これを防止するために、これら複数の突起
部の高さを、ある特定の突起部の高さを基準として、そ
の高さの８０％以上で１２０％以下とすることが好まし
い。

【００３８】なお、これら複数の突起部の高さが一定で
ある場合には、これら複数本の分割パンチをスプリング
などの力により上下させる必要なない。また、ベースプ
レートに貫通孔を明け、スプリングをヨークプレート側
にセットして、これらの突起部形成用の下パンチが貫通
孔を通して作用するようにしてもよい。

【００３９】複数の突起部間の距離の制限であるが、１
［ｍｍ］未満であると、この間隙面を形成する別の下パ
ンチが部分的に１［ｍｍ］未満の厚さになるということ
であり、この別の下パンチの強度上、すぐにひび割れ等
のトラブルが生じて使用上の問題がでる。

【００４０】このように、突起部形成用の複数の下パン
チを設けることによって突起部を形成することが可能で
あり、その数については圧粉体の大きさ，形状等によっ
て変わってくるため任意であるが、突起間の間隙は１
［ｍｍ］以上に制限することが好ましい。

【００４１】段付きダイの段部のキャビテイにおいて、
圧粉可能な張り出し部のサイズは、圧縮方向に０．５
［ｍｍ］以上、突出寸法が３［ｍｍ］以内とすることが
好適である。

【００４２】すなわち、日本粉末冶金工業会編著：焼結
機械部品ーその設計と製造ー、技術書院（1987年）、１
６０頁によれば、段付きダイの段部は、通常ダイ壁から
水平方向に２［ｍｍ］以内となっているが、段付きダイ
の段部のキャビテイに隣接するキャビテイ内の粉末の容
量によっては３［ｍｍ］以内でも可能である。

【００４３】また、圧縮方向については、０．５［ｍ
ｍ］以上が適当であり、これより薄いと段付きダイの段
部のキャビテイに隣接するキャビテイ内の粉末の一部が
圧粉中に横方向から流入してきて圧粉密度が上がりす
ぎ、圧粉密度急変部において割れ等のトラブルを生じる
ので好ましくないからである。

【００４４】前述したように、このような断面形状を持
つ張り出し部は同等の小さな断面積を持つ上パンチ及び
下パンチにより成形することができず、従来は切削加工
を余儀なくされていたが、本発明により、粉末成形だけ
で経済的に成形できるようになった。張り出し部の形状
としては、公知の方法により成形できない形状を除き、
扇形，波形あるいは細長い形状でもよく、また、加圧方
向に厚みが変わってもよい。

【００４５】また、段付き圧粉体の段部の側面が圧縮方
向と平行であると、圧粉終了後の抜き出し時、圧粉体が
凸部を持った上パンチに付着したままダイより取り出さ
れて抜け落ちず、連続して成形することができなくなる
おそれがあるので、段部側面に抜け勾配をつけることが
好ましい。

【００４６】

【実施例】

［実施例１］以下に本発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００４７】図２は本発明の成形方法によって成形され
る段付き圧粉体ｇ１の一例を示す。この段付き圧粉体ｇ
１はラチェット機構の爪であり、たとえば自動車のシー
トベルトのラチェット機構に用いられるものである。

【００４８】段付き圧粉体ｇ１の構成は、図２(ａ)に示
すように、圧縮方向の一方の端面が複数の段部を備えた
段付き端面となっており、この段付き端面と反対側の端
面が平坦面となっている。すなわち、この実施例では基
盤となる平板１の一方の面の左右両端に、離間して高さ
の異なる２箇所の突起部２，３があり、各突起部２，３
の端面１９，２０と平板部１の中央端面１８によって左
右に３段の段付き構成となっている。

【００４９】この突起部２，３のいずれか、この実施例
では高い方の突起部２の一側面には、２つの三角形状の
谷部４，５を隔てて３つの三角形状の爪６，７，８が連
続して設けられている。爪６，７間および爪７，８間の
各谷部４，５には、圧縮方向に対して直角方向に突出す
る薄肉の張り出し部１６，１７が、突起部２の端面１９
側に偏倚した位置に設けられている。この内、一方の張
り出し部１６は、爪６，７の突起部２の端面１９側の側
縁１１，１２を斜辺とし、各爪６，７の頂点を結ぶ線を
底辺１０とする三角形状となっており、他方の張り出し
部１７は、爪７，８の突起部２の端面１９側の側縁１
３，１４を斜辺とし、各爪７，８の頂点を結ぶ線を底辺
１５とする三角形状となっている。各張り出し部１６，
１７の谷部４，５と反対側の端面は、突起部２の端面１
９と同一面となっている。

【００５０】 この実施例では、張り出し部１６，１７
の圧縮方向の厚みを１［ｍｍ］とし、かつ、図２（ｂ）
に示すように、爪６，７，８のもっとも窪んだところに
ある各張り出し部１６，１７の三角形状の頂点１１ａ，
１３ａから底辺１０，１５に下ろした垂線の長さｈａ，
ｈｂを３［ｍｍ］以内に設定している。

【００５１】また、他方の突起部３には、圧縮方向に貫
通する角形の貫通孔３ａが設けられている。

【００５２】次に、上記段付き圧粉体の成形方法につい
て説明する。

【００５３】図１は上記圧粉体の成形行程を簡単に示し
た説明図である。図中、不必要な装置は省略してあり、
また圧粉体の形状も、図２に示す形状を正確に示すもの
ではない。

【００５４】まず、金型の構成を簡単に説明すると、こ
の成形に使用される金型は、段付き圧粉体ｇ１の段付き
端面の形状に対応して左右に３段の突起面１０７ａ，１
０７ｂ，１０７ｃを有する一本の上パンチ１０７と、各
段部に対応して分割された２本の可動下第１，第２パン
チ１０３，１０４と、１本の固定下第３パンチ１０５
と、角形の断面形状を持つ１本のコアロッド１０６と、
薄肉の張り出し部１６，１７に対応する段部１０２ａを
備えた段付きダイ１０２と、から構成されている。上パ
ンチ１０７には、上記コアロッド１０６が挿入される挿
通孔１０７ｄが設けられている。

【００５５】上記上パンチ１０７は図示しないプレス本
体側のラムに連結されて上下駆動され、固定下第３パン
チ１０７ｃはプレス本体に固定されるベースプレート
に、パンチ押え，受け板，ホルダ等によって固定され、
そのパンチ面はダイキャビテイの最低部に位置して固定
される。また、段付きダイ１０２はダイプレートに固定
され、図示しないガイドロッドによりヨークプレートに
連結され、またコアロッド１０６は、図示しないプレス
本体側の下ラムに連結されたヨークプレートに支持さ
れ、上下駆動される。可動下パンチ１０３，１０４は、
図示しない制御装置によって、特に下降タイミング及び
下降速度を調整可能となっている。

【００５６】図１では、成形行程として、粉末充填行程
（図１（Ａ）参照）、加圧行程（図１（Ｂ），（Ｃ）参
照）及び抜き出し行程（図１（Ｄ）参照）を示してい
る。

【００５７】粉末充填行程では、所定の特性を出すため
に、所定の割合で混合された金属混合粉末よりなる原料
粉末を、図１（Ａ）に示すように段付きダイ１０２，２
本の可動下第１，第２パンチ１０３，１０４、１本の固
定下第３パンチ１０５、角形の断面形状を持つ１本のコ
アロッド１０６によって構成されるキャビテイ１０１の
中に充填する。

【００５８】この時の粉末の充填深さは、従来の粉末冶
金部品成形法と同じく、（圧粉体高さ）×（充填比）で
示される。ここに充填比は（圧粉密度）÷（粉末の見掛
け密度）で示される量であり、例えば鉄系の混合粉を用
いる場合、その見掛け密度を３．３０［グラム／立方セ
ンチメートル］、得られる圧粉体の密度が６．９３［グ
ラム／立方センチメートル］であるとすると、この時の
充填比は２．１となる。この充填比すなわち充填深さ
は、凹凸のある圧粉体の圧粉密度が圧粉後に全体的に均
一となるように成形を連続的に開始する前に、最初にそ
れぞれの下第１，第２，第３パンチ１０３，１０４，１
０５に付属する充填深さ調節装置によりそれぞれ調整さ
れる。

【００５９】粉末キャビテイ１０１に充填されると、上
パンチ１０７が下降を始め、図１（Ｂ）に示すように、
上パンチ１０７の第１の突起面１０７ａと下第１パンチ
面１０３ａの間にある原料粉末Ｐ１を、圧縮開始直後に
過度に圧縮しないようにサンドイッチ状に挟んだまま下
方に移動させる。下第１パンチ１０３の上面１０３ａ
は、最終的には固定下第３パンチ１０５と同一面上のレ
ベルまで引き下げながら、この原料粉末Ｐ１を所定の圧
粉密度まで圧縮する。

【００６０】この下第１パンチの下降開始の時期及び下
降速度は図示しない制御装置により調整可能であり、成
形される圧粉体にひび割れ等の欠陥が生じないように、
上パンチの第１の突起面１０７ａと下第１パンチ面１０
３ａにより挟まれた原料粉末Ｐ１の圧粉密度の上昇の変
化が、隣接するその他の部分の原料粉末の圧粉密度の上
昇の変化と大きく異ならないように調整される。

【００６１】この装置は、成形の１サイクル毎に上パン
チ１０７の第１の突起１０３ａが所定の位置にくれば、
成形プレスからの信号により自動的に作動する。

【００６２】上パンチ１０７がさらに下降し、上パンチ
１０７の第２の突起面１０７ｂが、コアロッド１０６の
周辺のキャビテイに充填されている原料粉末Ｐ２を押し
始めると下第１パンチ１０３の動作と同様に、上パンチ
１０７の第２の突起面１０７ｂと下第２パンチ面１０４
ａの間にある原料粉末Ｐ２を、圧粉開始直後に過度に圧
縮されないようにサンドイッチ状に挟まんだまま下方へ
移動させ、最終的には下第２パンチ１０４を固定下第３
パンチ面１０５ａと同一面上のレベルにまで引き下げな
がら、所定の圧粉密度にまで圧縮する。

【００６３】この下第２パンチ１０４の下降開始の時期
及び下降速度が、図示しない下第１パンチ１０３とは別
の制御装置により調整可能であることは、下第１パンチ
１０３の下降の場合と同様であり、所定の位置に来れば
成形プレスからの信号により自動的に作動することも同
様である。

【００６４】さらに、上パンチ１０７が下降し、上パン
チの第３の突起面１０７ｃが、残りの原料粉末、すなわ
ち固定下第３パンチ１０５上方及び段付きダイ１０２の
段部１０２ａのキャビテイに充填されている原料粉末Ｐ
３，Ｐ４を加圧し始める。この後、ダイ１０２及びコア
ロッド１０６の下降が始まり、ダイ１０２に対して相対
的に３本の下第１，第２，第３パンチ１０３，１０４，
１０５を上昇させて原料粉末の下端部を加圧して圧粉体
上下の密度を均一にする。

【００６５】上パンチの第３の突起面１０７ｃが段付き
ダイ１０２の段部１０２ａのキャビテイ１０１ａに充填
されている原料粉末Ｐ４をほぼ所定の圧粉密度まで圧粉
したところで、上パンチ１０７とダイ１０２は、上パン
チの第３の突起面１０７ｃと段付きダイの段下面１０２
ａとの距離を一定に保つため、同一の速度で下降を始め
る。そして、上パンチ１０７の第３の突起面１０７ｃと
固定下第３パンチ面１０５ａとの間にある原料粉末Ｐ３
を所定の圧粉密度まで圧縮する。

【００６６】図１（Ｃ）は、このようにして充填された
原料粉末がフルに加圧された最終圧粉状態を示し、下第
１パンチ１０３，下第２パンチ１０４及び固定下第３パ
ンチ１０５の３本の下パンチにより、下面に平坦面１が
形成されている。

【００６７】その後、圧粉体ｇ１が抜き出されるが、抜
き出し方法は従来からある方法と同じであり、上パンチ
１０７が上昇し、ダイ１０２及びコアロッド１０６がさ
らにもう一段下がって、図１（Ｄ）に示すように、成形
された圧粉体ｇ１が抜き出され、次いで成形プレスから
取り出される。

【００６８】上記段付き圧粉体ｇ１の段付き端面は、１
本の上パンチ１０７により成形されるが、段部となる突
起部２，３の側面が基盤となる平板１面に対して垂直で
あると、圧粉終了後の抜き出し時、圧粉体ｇ１が凸部を
持った上パンチ１０７に付着したまま段付きダイ１０２
より取り出されて抜け落ちず、連続して成形することが
できなくなるので、突起部２，３の内いずれか一方、あ
るいは両方の，爪６，７，８を除く側面の一部あるいは
全部に抜け勾配をつけることが好ましい。

【００６９】成形の１サイクルの最終行程として、段付
きダイ１０２，コアロッド１０６，下第１，下第２パン
チ１０３，１０４は最初の粉末充填位置に復帰する。下
第３パンチ１０５は図示しないベースプレートに固定の
ためにそのままである。

【００７０】［実施例２］図３は本発明の第２実施例が
示されている。

【００７１】この第２実施例では、図４に示す段付き圧
粉体ｇ１０を成形する場合の実施例である。この段付き
圧粉体ｇ１０は、図４(ａ)に示すように、段付き端面と
は反対側の面に、平坦面と共に１箇所の突起部がある例
である。すなわち、段付き圧粉体ｇ１０は、基盤となる
平板２１の一方の面の左右両端に、離間して高さの異な
る２箇所の突起部２２，２３が設けられ、図２の実施例
と同様に、各突起部２２，２３の端面３９，４１と平板
部２１の中央端面４０によって左右に３段の段付き構成
となっている。

【００７２】この突起部２２，２３のいずれか、この実
施例では高い方の突起２２の一側面には、２つの三角形
状の谷部２４，２５を隔てて３つの爪２６，２７，２８
が設けられている。爪２６，２７間および爪２７，２８
間の各谷部２４，２５には、圧縮方向に対して直角方向
に突出する薄肉の張り出し部３６，３７が、突起部２２
の端面３９側に偏倚した位置に設けられている。この
内、一方の張り出し部３６は、爪２６，２７の突起部２
２の端面３９側の側縁３１，３２を斜辺とし、各爪２
６，２７の頂点を結ぶ線を底辺３０とする三角形状とな
っており、他方の張り出し部３７は、爪２７，２８の突
起部２２の端面３９側の側縁３３，３４を斜辺とし、各
爪２７，２８の頂点を結ぶ線を底辺３５とする三角形状
となっている。各張り出し部３６，３７の谷部２４，２
５と反対側の端面は、突起部２２の端面３９と同一面と
なっている。

【００７３】そして、張り出し部３６，３７の圧縮方向
の厚みを１［ｍｍ］とし、かつ、図４(ｂ)に示すよう
に、爪２６，２７，２８のもっとも窪んだところにある
各張り出し部３６，３７の三角形状の頂点３１ａ，３３
ａから底辺３０，３５に下ろした垂線の長さｈｃ，ｈｄ
を３［ｍｍ］以内に設定している。

【００７４】また、基盤となる平板２１の反対面には、
平板部２１の平坦面と共に、１箇所の突起部３８があ
る。

【００７５】一方、他方の突起部２３には、圧縮方向に
貫通する丸形の貫通孔２３ａが設けられている。

【００７６】図３は上記圧粉体の成形行程を簡単に示し
た説明図である。図中、不必要な装置は省略してあり、
また圧粉体の形状も、図４に示す形状を正確に示すもの
ではない。

【００７７】金型の構成を簡単に説明すると、この成形
に使用される金型は、段付き圧粉体ｇ１０の段付き端面
の形状に対応して左右に３段の突起面２０８ａ，２０８
ｂ，２０８ｃを有する一本の上パンチ２０８と、各段部
に対応して分割された３本の可動下第１，第２，第３パ
ンチ２０３，２０４，２０５と、１本の固定下第４パン
チ２０６と、丸形の断面形状を持つ１本のコアロッド２
０７と、薄肉の張り出し部３６，３７に対応する段部２
０２ａを備えた段付きダイ２０２と、から構成されてい
る。上パンチ２０８には、上記コアロッド２０７が挿入
される挿通孔２０８ｄが設けられている。

【００７８】粉末充填行程では、所定の特性を出すため
に、所定の割合で混合された金属混合粉末よりなる原料
粉末を、図３（Ａ）に示すように段付きダイ２０２，３
本の可動下第１，第２，第３パンチ２０３，２０４，２
０５、１本の固定下第４パンチ２０６、１本のコアロッ
ド２０７によって構成されるキャビテイ２０１の中に充
填する。

【００７９】段付き圧粉体ｇ１０の２箇所の突起２２，
２３が設けられた段付き端面とは反対面にある突起部３
８は、図示しないベースプレートに固定される下第４パ
ンチ２０６によって形成される。第１実施例の場合と同
様に、凹凸のある圧粉体の圧粉密度が圧粉後に全体的に
均一となるように、各下パンチ面のそれぞれ上部に充填
される原料粉の量、すなわち充填比は図示しない充填深
さ調整装置によりそれぞれ事前に調整しておく。

【００８０】原料粉がキャビテイ２０１に充填される
と、成形されるべき圧粉体の上面形状に対応する３段の
突起面２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃを持った上パンチ
２０８が下降を始め、図３（Ｂ）に示すように上パンチ
２０８の第１の突起面２０８ａがキャビテイ２０１に充
填されている粉末Ｐ１０を押し始める。その後の、上パ
ンチ２０８，下第１パンチ２０３，下第２パンチ２０４
の作動状況は第１実施例の場合と同じであるので、ここ
では説明を省略する。ただし、第１実施例と異なるの
は、下第１パンチ面２０３ａ及び下第２パンチ面２０４
ａが、可動である下第３パンチ面２０５ａの予め定めら
れたレベルにまで最終的に引き下げられることである。

【００８１】さらに、上パンチ２０８が下降し、上パン
チ２０８の第３の突起面２０８ｃが、残りの原料粉、す
なわち下第３パンチ２０５及び下第４パンチ２０６上方
及び段付きダイ２０２の段部２０２ａのキャビテイ２０
１ａに充填されている原料粉末Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４
を加圧し始める。この後、ダイ２０２及びコアロッド２
０７の下降が始まり、これにより相対的に４本の下第
１，第２，第３，第４パンチ２０３，２０４，２０５，
２０６が上昇したことと同じこととなって、圧粉体の密
度を均一化している。

【００８２】上パンチ２０８の第３の突起面２０８ｃと
下第３パンチ面２０５ａの間にある原料粉Ｐ１２を、圧
粉開始直後に過度に圧縮しないようサンドイッチ状に挟
んだまま下方に移動させるために、下第３パンチ２０５
の上面２０５ａを、予め決められた最終的な下第３パン
チ面２０５ａ´のレベルまで引き下げながら、その原料
粉Ｐ１２を、所定の圧粉密度まで圧粉する。

【００８３】この下第３パンチ２０５の下降開始の時期
及び下降速度が、図示しない下第１及び下第２パンチ２
０３，２０４とは別の制御装置により調整可能であり、
成形される圧粉体にひび割れなどの欠陥が生じないよう
に、上パンチの第３の突起面２０８ｃと下第３パンチ面
２０５ａにより挟まれた原料粉Ｐ１２の圧粉密度の上昇
の変化が隣接するその他の部分の原料粉の見掛け密度の
上昇の変化と大きく異ならないよう調整しておくべきこ
とは、下第１及び下第２パンチ２０３，２０４の場合と
同様である。この装置は、成形の１サイクル毎に上パン
チ２０８の第３の突起面２０８ｃが所定の位置にくれ
ば、成形プレスからの信号により自動的に作動すること
も下第１及び下第２パンチ２０３，２０４の場合と同様
である。

【００８４】上パンチ２０８の第３の突起面２０８ｃが
段付きダイ２０２の段部２０２ａのキャビテイ２０１ａ
に充填されている原料粉末Ｐ１４をほぼ所定の圧粉密度
まで圧粉したところで、上パンチ２０８とダイ２０２
は、上パンチの第３の突起面２０８ｃと段付きダイの段
部２０２ａとの距離を一定に保つため、同一の速度で下
降を始める。

【００８５】そして、上パンチの第３の突起面２０８ｃ
と固定下第４パンチ面２０６ａとの間にある、突起部３
８を形成するための原料粉Ｐ１３を、所定の圧粉密度ま
で圧縮する。

【００８６】図３（Ｃ）はこのようにして充填された原
料粉末がフルに加圧された最終圧粉状態を示し、下第１
パンチ２０３，下第２パンチ２０４，下第３パンチ２０
５の３本の下パンチにより平坦面２１が、そして固定下
第４パンチ２０６により１箇所の突起部３８が形成され
ている。

【００８７】通常、下パンチは３本までしかツールセッ
トに取り付けられないが、本実施例では装置に特別な工
夫をして下パンチ受け板をもう一枚増やして４本の下パ
ンチをツールセットに取り付けてある。

【００８８】その後の抜き出し方法は従来からある方法
と同じであり、上パンチ２０８が上昇し、ダイ２０２及
びコアロッド２０７がさらにもう一段下がるが、この
時、ダイプレートに付属している図示しないウエッジが
図示しないスライデイングブロックを押しのけ、これに
より下第１，２，３パンチ２０３，２０４，２０５もダ
イ２０２及びコアロッド２０７と一緒に下降し、固定下
第４パンチ面２０６ａと同一レベルまで下がり、図３
（Ｄ）に示すように、段付き圧粉体ｇ１０が抜き出さ
れ、次いで成形プレスから取り出される。

【００８９】成形の１サイクルの最終行程として、段付
きダイ２０２，コアロッド２０７，下第１，２，３パン
チ２０３，２０４，２０５は最初の粉末充填位置に復帰
する。下第４パンチ２０６は図示しないベースプレート
に固定のためにそのままである。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、凹凸の
ある複雑な段付き端面を１本の上パンチで成形し、平坦
なあるいは凹凸の複雑でない面側を複数の下パンチで成
形するという従来方法とは異なる考え方に立って発案さ
れたもので、破損するおそれのある突起部を持つ上パン
チではなく、圧粉体の段付き端面と逆の段部形状を有す
る上パンチ１本、段部に対応して分割された複数の下パ
ンチ及び段付きダイより構成される金型を用いることに
より、パンチの破損トラブル無しに、かつ圧粉密度を均
一に、しかも通常の成形プレス機にて経済的に量産可能
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例に係る金型の作動を
簡略に示す説明図である。

【図２】図２は本発明の第１実施例の成形行程によって
成形される段付き圧粉体の一例を示す図である。

【図３】図３は本発明の第２実施例に係る金型の作動を
簡略に示す説明図である。

【図４】図４は本発明の第２実施例の成形行程によって
成形される段付き圧粉体の一例を示す図である。

【図５】図５は従来技術による段付き圧粉体の成形方法
の一例を示す金型の動作説明図である。

【図６】図６は従来技術による他の段付き圧粉体の成形
方法の一例を示す金型の動作説明図である。

【図７】図７は従来技術による段付き圧粉体の他の成形
方法の一例を示す金型の動作説明図である。

【図８】図８は従来技術による他の段付き圧粉体の他の
成形方法の一例を示す金型の動作説明図である。

【符号の説明】

１６，１７，３６，３７ 薄肉の張り出し部 １０７，２０８ 上パンチ １０２，２０２ 段付きダイ １０３，２０３ 可動下第１パンチ １０４，２０４ 可動下第２パンチ １０５ 固定下第３パンチ ２０５ 可動下第３パンチ ２０６ 固定下第４パンチ １０６，２０７ コアロッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−75721（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−142678（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B30B 11/02 B30B 11/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮方向の一方の端面が段部を備えた段付
   き端面となっており、該段付き端面の外周には圧縮方向
   に対して横方向に突出する薄肉の張り出し部を備えた段
   付き圧粉体の成形方法であって、 前記段付き端面の段部形状と逆の段部形状を備えた一本
   の上パンチと、前記段付き端面の段部に対応して分割さ
   れた複数の下パンチと、前記薄肉の張り出し部に対応す
   る段部を備えた段付きダイと、を備えた金型を用い、 前記上パンチ側に段付き端面を成形し、薄肉の張り出し
   部を段付きダイの段部と上パンチ間で成形することを特
   徴とする段付き圧粉体の成形方法。
2. 【請求項２】圧粉体の段付き端面と反対側の端面は平坦
   面であり、複数の下パンチ側に平坦面を形成することを
   特徴とする請求項１に記載の段付き圧粉体の成形方法。
3. 【請求項３】圧粉体の段付き端面と反対側の端面は平坦
   面と一箇所以上の突起部を有する形状であり、下パンチ
   側に平坦面と一箇所以上の突起部を形成することを特徴
   とする請求項１に記載の段付き圧粉体の成形方法。