JP3244337U - Mold for molding resin materials - Google Patents
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Abstract
【課題】硬化サイクルの効率を向上させつつ、製造コストを低減させる樹脂材料成形用の金型を提供する。【解決手段】樹脂材料成形用の金型は、樹脂材料を成形するための成形面10を有する板状の成形板1と、成形面とは反対側の面において成形板を支持する複数の支持板21、22を有する支持部2と、を備える。成形板の板厚は、3mm~10mmの範囲内での一定値、又は3mm~10mmの範囲のいずれかを中央値とする所定の範囲である。複数の支持板は、間隔を空けて並列に配置される。成形板又は支持部の材料は、鉄、鉄を含む合金、アルミ、アルミを含む合金及びインバー合金のいずれかである。【選択図】図1The present invention provides a mold for molding a resin material that reduces manufacturing costs while improving the efficiency of the curing cycle. [Solution] A mold for molding a resin material includes a plate-shaped molding plate 1 having a molding surface 10 for molding a resin material, and a plurality of supports that support the molding plate on a surface opposite to the molding surface. A support part 2 having plates 21 and 22 is provided. The thickness of the molded plate is either a constant value within the range of 3 mm to 10 mm, or a predetermined range with the median value within the range of 3 mm to 10 mm. The plurality of support plates are arranged in parallel at intervals. The material of the molded plate or the support part is iron, an alloy containing iron, aluminum, an alloy containing aluminum, or an invar alloy. [Selection diagram] Figure 1
Description
本考案は、樹脂材料成形用の金型に関する。 The present invention relates to a mold for molding resin materials.
繊維強化プラスチック(FRP)等の樹脂材料を用いて三次元形状の製品を成形する方法として、オートクレーブ成形やRIM成形がある。例えば、オートクレーブ成形において用いられる金型として、成形金型の成形面に四フッ化エチレン樹脂分散ニッケルメッキを施したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Autoclave molding and RIM molding are methods for molding three-dimensional products using resin materials such as fiber reinforced plastics (FRP). For example, as a mold used in autoclave molding, a mold in which the molding surface of the mold is coated with tetrafluoroethylene resin-dispersed nickel plating has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
一般的に、金型は塊状の金属材料から機械加工(曲げ加工、溶接、切削加工等)により製造される。特に、金型が三次元形状を有する場合、加工精度や金型自体の剛性の確保のため、特許文献1に記載の金型のように厚みを持たせて設けられる。このような金型は、加熱及び冷却に多くの時間要するため、成形品の硬化サイクルの効率が低下する。また、このような金型は、金型の製造に使用する金属材料が多くなり、その結果、金型の重量が増大し、製造コストが高くなる。
Generally, molds are manufactured from bulk metal materials by machining (bending, welding, cutting, etc.). In particular, when the mold has a three-dimensional shape, it is provided with a thickness, as in the mold described in
本考案は、斯かる実情に鑑み、成形における硬化サイクルの効率を向上させつつ、製造コストを低減させる樹脂材料成形用の金型を提供しようとするものである。 In view of these circumstances, the present invention aims to provide a mold for molding resin materials that reduces manufacturing costs while improving the efficiency of the curing cycle in molding.
本考案の樹脂材料成形用の金型は、樹脂材料を成形するための成形面を有する板状の成形板を備え、前記成形板の板厚は、3mm~10mmの範囲内での一定値、又は3mm~10mmの範囲内のいずれかを中央値とする所定の範囲であることを特徴とする。 The mold for molding a resin material of the present invention includes a plate-shaped molding plate having a molding surface for molding a resin material, and the thickness of the molding plate is a constant value within the range of 3 mm to 10 mm; or a predetermined range whose median value is within the range of 3 mm to 10 mm.
本考案の樹脂材料成形用の金型において、前記所定の範囲は、前記中央値に対して±2mmの範囲内であることを特徴とする。 In the mold for molding a resin material of the present invention, the predetermined range is within a range of ±2 mm with respect to the median value.
本考案の樹脂材料成形用の金型は、更に、前記成形面とは反対側の面において前記成形板を支持する複数の支持板を有する支持部を備え、複数の前記支持板は、間隔を空けて並列に配置されることを特徴とする。 The mold for molding a resin material of the present invention further includes a support portion having a plurality of support plates that support the molding plate on a surface opposite to the molding surface, and the plurality of support plates are spaced apart from each other. They are characterized by being arranged in parallel with space between them.
本考案の樹脂材料成形用の金型において、複数の前記支持板の少なくとも1つは、前記成形板の板厚よりも板厚が大きいことを特徴とする。 In the mold for molding a resin material of the present invention, at least one of the plurality of support plates is characterized in that the thickness is greater than the thickness of the molding plate.
本考案の樹脂材料成形用の金型において、前記成形板は、複数の板状領域と、複数の前記板状領域の間で隣接する前記板状領域の双方に連続し、隣接する前記板状領域同士を結合する結合領域と、を有することを特徴とする。 In the mold for molding a resin material of the present invention, the molding plate is continuous with both the plurality of plate-like regions and the adjacent plate-like regions between the plurality of plate-like regions, and It is characterized by having a joining region that joins the regions.
本考案の樹脂材料成形用の金型において、複数の前記支持板は、複数の前記板状領域及び前記結合領域が並ぶ配列方向に直交する直交方向に沿って配置されることを特徴とする。 In the mold for molding a resin material according to the present invention, the plurality of support plates are arranged along a direction perpendicular to a direction in which the plurality of plate-like regions and the coupling regions are arranged.
本考案の樹脂材料成形用の金型において、前記成形板又は前記支持部の材料は、鉄、鉄を含む合金、アルミ、アルミを含む合金及びインバー合金のいずれかであることを特徴とする。 In the mold for molding a resin material according to the present invention, the material of the molding plate or the support part is any one of iron, an alloy containing iron, aluminum, an alloy containing aluminum, and an invar alloy.
本考案の樹脂材料成形用の金型によれば、成形における硬化サイクルの効率を向上させつつ、製造コストを低減させることができるという優れた効果を奏し得る。 According to the mold for molding a resin material of the present invention, it is possible to achieve the excellent effect of being able to reduce manufacturing costs while improving the efficiency of the curing cycle in molding.
以下、本考案の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
<金型の全体構成>
本考案の実施形態における金型は、主として樹脂材料の成形において用いられるものである。樹脂材料として、例えば、繊維強化プラスチック(FRP)が挙げられる。繊維強化プラスチック(FRP)として、特に、CFRP、GFRP材料が挙げられる。そして、成形品は、航空機又はロケット・宇宙衛星機器等の飛行体の一部を構成するものが想定される。この場合、本実施形態における金型は、飛行体用の金型となる。なお、成形品は、飛行体の一部を構成するものに限定されるものではなく、その他のものであってもよい。本実施形態における金型は、図1に示すように、板状の成形板1と、成形板1を支持する支持部2と、を備える。
<Overall configuration of mold>
The mold according to the embodiment of the present invention is mainly used for molding resin materials. Examples of the resin material include fiber reinforced plastic (FRP). Examples of fiber reinforced plastics (FRP) include CFRP and GFRP materials. The molded product is assumed to constitute a part of a flying object such as an aircraft, a rocket, or a space satellite device. In this case, the mold in this embodiment is a mold for an aircraft. Note that the molded product is not limited to one that constitutes a part of the aircraft, and may be other types. As shown in FIG. 1, the mold in this embodiment includes a plate-
<成形板>
図1及び図2(A),(B)を参照して、成形板1について以下説明する。成形板1は、板状に形成され、樹脂材料を成形するための成形面10を有する。成形面10に樹脂材料を配置させて成形品が成形される。成形板1の材料は、金属が想定される。金属として、例えば、鉄、鉄を含む合金、アルミ、アルミを含む合金及びインバー合金のいずれかであることが好ましい。鉄を含む合金として、例えば、スチールが挙げられるが、これに限定されるものではなく、その他のものであってもよい。この点は以下においても同様である。また、成形板1の板厚は、成形板1の全領域において3mm~10mmの範囲内での一定値(例えば、4mm)であってもよいし、所定の範囲でのばらつきがあってもよい。所定の範囲の中央値は、3mm~10mmの範囲のいずれか(例えば、4mm)であることが好ましい。そして、所定の範囲は、中央値に対して±2mmの範囲内であることが好ましく、中央値に対して±1mmの範囲内であることがより好ましい。成形板1の板厚を上記のように薄肉化すると、成形において加熱、冷却の時間を短縮することができるため、成形における硬化サイクルの効率を向上させることができる。また、金型の軽量化にも資する。
<Molded plate>
The
成形板1は、湾曲していてもよいし(図1参照)、平面状に構成されていてもよい。図1及び図2(A)では、成形板1の形状は、成形面10が凹面となるように湾曲する形状となっているが、これに限定されるものではなく、図2(B)に示すように、成形面10が凸面となるように湾曲する形状となっていてもよい。いずれにしても、成形板1の形状は、完成品となる成形品の形状に応じて様々な形状が想定される。
The
また、成形板1は、1枚で形成されてもよいし、複数枚の板を溶接等の結合手段により結合させたものであってもよい。複数枚の板で湾曲する成形板1が構成される場合、成形板1は、図2(A)に示すように、複数の板状領域12と、結合領域13と、を有する。結合領域13は、複数の板状領域12の間で隣接する板状領域12の双方に連続して、隣接する板状領域12同士を結合する。図2(A)では、成形板1は、3枚の板(板状領域12)を2つの結合領域13で結合させているが、これは一例であって、板(板状領域12)及び結合領域13の数はその他の数であってもよい。
Further, the
<支持部>
図1~図3を参照して、支持部2について以下説明する。図1及び図2(A),(B)に示すように、支持部2は、成形面10とは反対側の面11から成形板1を支持するものである。支持部2は、所謂、エッグクレートと呼ばれるものである。本実施形態において支持部2は、図3に示すように、基部20と、基部20から立設する複数の第一支持板21と、複数の第二支持板22と、を有する。
<Support part>
The
基部20は、支持部2の土台となる部分であり、板状体により構成されてもよいし、複数のフレームにより構成された枠体により構成されてもよい。基部20の材料は、成形板1と同様に、金属が想定される。ここでも金属として、例えば、鉄、鉄を含む合金、アルミ、アルミを含む合金及びインバー合金のいずれかであることが好ましい。なお、基部20が板状体により構成される場合、軽量化及び成形時に熱を金型全体に循環させる目的のため、肉抜き加工されてもよい。
The
また、本実施形態において基部20の外縁は四角形状に構成されるが、これに限定されるものではなく、その他の形状であってもよい。本実施形態では基部20が四角形状である場合を例にとって説明する。そして、図3に示すように、四角形状の基部20において一辺(長辺)に沿う方向をX方向、基部20が成す平面においてX方向に直交する方向をY方向(四角形状の基部20において短辺に沿う方向)、X方向及びY方向の双方に直交する方向をZ方向と定義する。
Moreover, although the outer edge of the
複数の第一支持板21は、各第一支持板21がX方向に沿って間隔を空けて並列に配置され、且つ各第一支持板21が基部20に結合した状態で基部20からZ方向に立設する。この際、各第一支持板21は、Y方向に延びて隣接する第一支持板21の互いの平面が対向する姿勢をとる。複数の第一支持板21は、X方向に沿って等間隔に配置されることが好ましい。また、X方向の両端に位置する2枚の第一支持板21のそれぞれは、基部20のX方向の外縁又はその近傍に配置される。
The plurality of
複数の第一支持板21は、成形面10とは反対側の面11において成形板1を支持する。そして、複数の第一支持板21は、溶接等の結合手段により成形板1に結合される。複数の第一支持板21の支持により成形板1の剛性は保たれる。なお、図3において第一支持板21は、16枚あるが、これに限定されるものではない。第一支持板21の数及び配置間隔は、成形板1の剛性を考慮して決定される。
The plurality of
また、複数の第一支持板21のそれぞれは、成形板1の形状に応じて形状が異なり得る。例えば、成形板1が湾曲面となる場合、図1に示すように、第一支持板21の先端面に相当し、且つ成形板1を支持する支持面23は、傾斜面を含む。また、成形板1の形状が平面となる場合、第一支持板21の支持面23は、傾斜面を含まない。また、複数の第一支持板21は、軽量化及び成形時に熱を金型全体に循環させる目的のため、肉抜き加工されてもよい。
Further, each of the plurality of
複数の第二支持板22は、図3に示すように、成形面10とは反対側の面11において成形板1を支持するか、及び/又は、複数の第一支持板21が基部20に向かって傾倒せず、X方向における間隔を保てるように複数の第一支持板21を支持する。そして、複数の第二支持板22は、長辺がX方向に延び、短辺がZ方向に延びる姿勢を取りつつ、複数の第一支持板21と交差し、且つ隣接する第二支持板22の互いの平面が対向するように各第二支持板22がY方向に沿って間隔を空けて並列に配置される。なお、複数の第二支持板22は、Y方向に沿って等間隔に配置されることが好ましい。また、Y方向の両端に位置する2枚の第二支持板22のそれぞれは、基部20のY方向の外縁又はその近傍に配置される。そして、複数の第二支持板22は、隣接する第一支持板21同士の各隙間空間に入り込みつつ、各第一支持板21に係合し、隣接する第一支持板21の間隔を維持する役割を果たす。この際、複数の第二支持板22は、基部20に結合した状態で基部20からZ方向に立設するように構成されてもよいし、基部20から離れた状態で第一支持板21に結合されつつ、Z方向に立設するように構成されてもよい。なお、複数の第二支持板22は、軽量化及び成形時に熱を金型全体に循環させる目的のため、肉抜き加工されてもよい。
As shown in FIG. 3, the plurality of
なお、図3において第二支持板22は、7枚あるが、これに限定されるものではない。第二支持板22の数及び配置間隔は、成形板1及び第一支持板21の剛性を考慮して決定される。
In addition, although there are seven
基部20、第一支持板21、及び第二支持板22は以上のように構成されるので、基部20と、基部20のX方向の両外縁又はその近傍において立設する2枚の第一支持板21と、基部20のY方向の両外縁又はその近傍において立設する2枚の第二支持板22と、により箱体が構成される。その他の第一支持板21及び第二支持板22は、箱体の内部に配置される態様となる。
Since the
なお、第一支持板21及び第二支持板22の材料は、成形板1と同様に金属が想定される。ここでも金属として、例えば、鉄、鉄を含む合金、アルミ、アルミを含む合金及びインバー合金のいずれかであることが好ましい。ただし、成形板1、基部20、第一支持板21及び第二支持板22の材料は、それぞれ同じであってもよいし、異なっていてもよい。
Note that the material of the
また、複数の第一支持板21及び第二支持板22の少なくとも1枚の板厚は、成形板1の剛性との関係で決定されるが、成形板1の板厚よりも大きいことが好ましい。ちなみに、本考案において複数の第一支持板21及び第二支持板22の全てが成形板1よりも板厚が大きい場合も含まれる。ただし、第一支持板21及び第二支持板22の板厚をなるべく薄くすれば、金型の軽量化に資するので、第一支持板21及び第二支持板22の板厚は成形板1の板厚と比べて大き過ぎない方が好ましい。
The thickness of at least one of the plurality of
支持部2は以上のように、複数の板又は枠体により構成されるため、金型の軽量化に資する。
As described above, since the
<金型の製造方法>
図4を参照して、本実施形態における金型の製造方法について説明する。図4に示すように、金型の製造に際して、成形板1の製造工程、支持部2の製造工程、成形板1及び支持部2を結合する結合工程、及び最終加工工程の4工程がある。
<Mold manufacturing method>
With reference to FIG. 4, a method for manufacturing a mold according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 4, there are four steps in manufacturing the mold: a manufacturing process for the
成形板1の製造工程では、成形板1の設計データに応じて成形板1の材料となる材料板を用意する。加工前の材料板は、例えば、板厚が12~16mm程度であることが好ましい。従来は、板厚が20~24mm程度の材料板を用いることが一般的であったが、本実施形態のように従来よりも薄い材料板を用いれば、材料板の価格を低減することができるので、結果として金型の製造コストの低減を実現することができる。
In the manufacturing process of the molded
なお、成形板1の三次元形状である場合、成形板1は三次元形状の変化点にて分割され得る。成形板1が変化点にて分割可能な場合、成形板1の製造工程では、複数の材料板が用意されてもよい。
In addition, when the molded
次に、材料板を所望の形状に切断し、曲げ成形を行う。この際、専用のゲージ又は測定機器を用いて曲げ精度を確認しつつ、必要に応じて曲げ成形を行う。 Next, the material plate is cut into a desired shape and bent. At this time, bending is performed as necessary while checking the bending accuracy using a dedicated gauge or measuring device.
また、成形板1が複数の材料板で構成される場合、曲げ成形を施した複数の材料板を台(仮ヘッダー)に載置して、溶接等の結合手段により所望の形状に成形された各材料板を結合して、1枚の材料板にする。この際、成形面10とは反対側の面11から結合処理が施される。なお、以下で説明する結合工程において成形板1と支持部2が溶接で結合される場合、成形板1と支持部2の溶接後に、成形面10側からも各材料板に対して結合処理としての溶接が行われる。
In addition, when the forming
支持部2の製造工程では、基部20、第一支持板21及び第二支持板22の元になる材料板やフレーム部材を用意し、材料板やフレーム部材に対して切削等の加工を施し、所望の形状及び板厚を有する基部20、第一支持板21及び第二支持板22を製作する。
In the manufacturing process of the
そして、基部20を基準とするX方向に沿って複数の第一支持板21が間隔を空けて並列に配置され、且つ各第一支持板21が基部20からZ方向に立設するように、溶接等の結合手段により複数の第一支持板21を基部20に結合させる。また、各第二支持板22がZ方向に立設しつつ第一支持板21に交差する姿勢で複数の第一支持板21に係合させた状態で、基部20を基準とするY方向に沿って間隔を空けて各第二支持板22を並列に配置させて、溶接等の結合手段により複数の第二支持板22を第一支持板21及び/又は基部20に結合させる。これにより、支持部2が完成する。
Then, the plurality of
なお、成形板1の製造工程と支持部2の製造工程の順序は、どちらが先でもよいし、同時に並行して行われてもよい。
Note that the manufacturing process of the molded
成形面10と支持部2の結合工程では、成形面10の反対側の面11が複数の第一支持板21の支持面23に接触するように成形板1を支持部2に載置する。そして、溶接等の結合手段により成形板1と支持部2を結合させる。
In the step of joining the
その後、成形板1の板厚が成形板1の全領域において3mm~10mmの範囲内での一定値(例えば、4mm)となるように成形する加工、又は、成形板1の板厚が3mm~10mmの範囲内のいずれかを中央値(例えば、4mm)とする所定の範囲となるように成形する加工を含む最終加工工程が行われる。最終加工工程の一例を以下に示す。最終加工工程では、まず、成形板1と支持部2を結合させた未完成の金型に対して応力除去のために焼鈍処理を施す。次に、レーザートラッカー装置により現時点での成形板1の板厚を測定して、成形板1の所望の板厚を基準とした取り代を確認してもよいが、取り代の確認は省略されてもよい。そして、成形板1に対して切削加工を施し、取り代に相当する量を削る。切削後はレーザートラッカー装置により成形板1が所望の板厚になったことを確認してもよいが、板厚の確認は省略されてもよい。以上のようにして金型が完成する。
Thereafter, the forming
尚、本考案の金型は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the mold of the present invention is not limited to the embodiments described above, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
1 成形板
2 支持部
10 成形面
11 成形面の反対側の面
12 板状領域
13 結合領域
20 基部
21 第一支持板
22 第二支持板
23 支持面
1
Claims (7)
前記成形板の板厚は、3mm~10mmの範囲内での一定値、又は3mm~10mmの範囲内のいずれかを中央値とする所定の範囲であることを特徴とする、
樹脂材料成形用の金型。 Equipped with a plate-shaped molding plate having a molding surface for molding a resin material,
The plate thickness of the molded plate is a constant value within the range of 3 mm to 10 mm, or a predetermined range with a median value within the range of 3 mm to 10 mm.
Mold for molding resin materials.
請求項1に記載の樹脂材料成形用の金型。 The predetermined range is within a range of ±2 mm with respect to the median value,
A mold for molding a resin material according to claim 1.
複数の前記支持板は、間隔を空けて並列に配置されることを特徴とする、
請求項1に記載の樹脂材料成形用の金型。 comprising a support part having a plurality of support plates that support the molding plate on a surface opposite to the molding surface,
The plurality of support plates are arranged in parallel at intervals,
A mold for molding a resin material according to claim 1.
請求項3に記載の樹脂材料成形用の金型。 At least one of the plurality of support plates has a thickness greater than that of the molded plate,
A mold for molding a resin material according to claim 3.
複数の板状領域と、
複数の前記板状領域の間で隣接する前記板状領域の双方に連続し、隣接する前記板状領域同士を結合する結合領域と、
を有することを特徴とする、
請求項3に記載の樹脂材料成形用の金型。 The molded plate is
multiple plate-like areas;
a joint region that is continuous with both of the adjacent plate-like regions among the plurality of plate-like regions and that couples the adjacent plate-like regions;
characterized by having
A mold for molding a resin material according to claim 3.
請求項5に記載の樹脂材料成形用の金型。 The plurality of support plates are arranged along an orthogonal direction that is orthogonal to the arrangement direction in which the plurality of plate-like regions and the coupling regions are lined up.
A mold for molding a resin material according to claim 5.
請求項3に記載の樹脂材料成形用の金型。 The material of the molded plate or the support part is any one of iron, an alloy containing iron, aluminum, an alloy containing aluminum, and an invar alloy.
A mold for molding a resin material according to claim 3.
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