JP3821904B2 - 金型の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形等で使用する金型の製造方法に関し、特に、雄型と雌型とによって製品形状に対応するキャビティーを形成する金型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のバンパーや運転室内のインパネ等の合成樹脂製品の射出成形においては、雄型と雌型とからなる金型が使用されることが知られている。
【０００３】
この種の金型は、雄型に前記製品の内面に対応する凸状の第１成形部が形成されており、雌型に前記製品の外面に対応する凹状の第２成形部が形成されている。そして、第１成形部と第２成形部とからなるキャビティーによって前記製品を射出成形する。
【０００４】
従来、この種の金型の製造方法としては、それぞれ金属ブロックからなる雄型素材と雌型素材とに、前記第１成形部と第２成形部とを形成するための切削加工を行う方法が挙げられる。この種の金型の製造方法を詳しく説明すれば、雄型については、鋳物による雄型素材に、ＮＣ切削加工によって前記第１成形部を形成する。雄型の第１成形部は、前記製品の内面を成形するために、製品の外観にはほとんど影響を及ぼすことがなく、金型の軽量化が可能であって成形の容易な雄型素材として鋳物が使用される。
【０００５】
一方、雌型は、鋼材による雌型素材に、先ず、ＮＣ切削加工によって前記第２成形部を形成する。雌型の第２成形部は、前記製品の外面を成形するために、製品の外観に多大な影響を及ぼす。そのため、雌型素材は、鋳物のような巣やピンホールといった素材欠陥が発生するおそれのある素材を採用することができず、それに替えて鋼材（例えば炭素鋼やクロム鋼）が採用される。このため、素材の重量が鋳物よりも重くなると共に高価となる不都合がある。また、雌型の第２成形部を形成する場合のＮＣ切削加工は、加工工具を交換しながら大荒加工、荒加工、中加工、仕上げ加工といった複数工程に及ぶ切削加工が行われる。このため、加工時間が比較的長く製造効率が低い不都合がある。しかも、このときに、雌型の第２成形部の形状が凹状であるため、雌型素材と加工工具との干渉が生じ易く、その干渉を回避するために長さ寸法が比較的長い加工工具を使用しなければならず、特に、比較的小径の加工工具では切削抵抗による刃潰れ等が生じて加工精度が低下する。従って、極めて細かい加工部分においては放電加工が必要となり、そのための放電電極（例えばグラファイト電極）の製作にかかる手間やコストが増加する不都合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
かかる不都合を解消して、本発明は、雄型だけでなく雌型にも比較的軽量で安価な素材である鋳物を使用することができ、製造コストを低減して、しかも、精度の高い金型を効率良く製造することができる金型の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、製品の形状に対応するキャビティーの一部を形成する第１成形部を備える雄型と、該第１成形部と一体に前記キャビティーの他部を形成する第２成形部を備える雌型とからなる金型の製造方法であって、金属ブロックからなる雄型素材に前記第２成形部に対応するＮＣデータにより反転形状部をＮＣ切削加工する工程と、該反転形状部の表面に金属を溶射して内側形状が前記第２成形部とされた金属溶射部を形成する工程と、金属ブロックからなる雌型素材に、前記金属溶射部を電極とする放電加工により該金属溶射部の外側形状に対応する金属溶射部取付け部を形成する工程と、前記雄型素材から前記金属溶射部を脱型した後、該金属溶射部を前記雌型素材の金属溶射部取付け部に取り付けて、該金属溶射部の内側形状による前記第２成形部を備える雌型を形成する工程と、前記雄型素材の前記反転形状部に前記ＮＣ切削加工で使用したＮＣデータを再利用して前記第１成形部をＮＣ切削加工で追い込み加工することにより雄型を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、先ず、雄型素材に前記第２成形部に対応する反転形状部を形成する。該反転形状部は、ＮＣ加工によって切削成形する。それは、反転形状部の加工時に使用したＮＣデータを、後工程である前記第１成形部を形成する際に利用することができ、ＮＣデータの作成時間を大幅に削減することができるからである。
【０００９】
次いで、反転形状部の表面に前記金属を溶射して金属溶射部を形成する。これにより、金属溶射部は、その内側に反転形状部の反転形状、即ち、前記第２成形部が形成される。そして、雌型素材に前記金属溶射部を電極とする放電加工により前記金属溶射部取付け部を形成し、雄型素材から脱型した前記金属溶射部を、該金属溶射部取付け部に取り付ける。このとき、雌型素材の金属溶射部取付け部には、前記金属溶射部の内側に形成された第２成形部が露出して取り付けられる。
【００１０】
これにより、雌型素材に切削加工を施すことなく、第２成形部を備える雌型を形成することができる。従って、従来のような加工工具を交換しながら大荒加工、荒加工、中加工、仕上げ加工といった複数工程に及ぶ切削加工が不要となり、製造効率が飛躍的に向上する。しかも、第２成形部は、雄型素材の反転形状部によって、極めて細かい形状の部分も精度が高く形成されており、従来のような第２成形部を成形するための放電加工が不要であり、放電電極の製作にかかる手間やコストを削減することができる。
【００１１】
また、第２成形部は金属溶射によって形成された前記金属溶射部に形成されるので、雌型素材の材料は、高価な鋼材である必要がなく、例えば、雌型素材の材料として鋳物を採用することができ、雌型を安価に且つ軽量に形成することが可能となる。
【００１２】
そして、金属溶射部が脱型された雄型素材の反転形状部に前記第１成形部を形成する。このとき、該第１成形部をＮＣ加工によって切削成形し、前記反転形状部の加工時のＮＣデータを利用することで、製造効率が向上することは前述の通りである。
【００１４】
また、前記金属溶射部取付け部は、前記金属溶射部を電極とする放電加工により前記雌型素材に形成することにより、金属溶射部を金属溶射部取付け部に高い精度で密着させることができ、しかも、放電加工時の電極として前記金属溶射部を使用するので、新たに放電電極を製作することもなく、精度の高い金属溶射部取付け部を形成することができる。
【００１５】
なお、金属溶射部を雄型素材から脱型した後に、該金属溶射部の背後に型枠を設け、型枠内に溶融金属を流し込むことにより、金属溶射部を一体に備える雌型を形成することが考えられるが、型枠を設ける手間やコストがかかるだけでなく、溶融金属を流し込んだときの温度差により、金属溶射部が変形するおそれがある。そこで、本発明は、金属溶射部を雄型素材から脱型する前に、該金属溶射部を電極として金属ブロックによる雌型素材に前記金属溶射部取付け部を形成するので、金属溶射部の変形がほとんどなく、金属溶射部を金属溶射部取付け部に高い精度で密着させることができる。
【００１６】
また、本発明においては、前記金属溶射部取付け部に取り付けられた前記金属溶射部は、該金属溶射部の金属溶射部取付け部に対向する位置に設けられた締結部材を介して、該金属溶射部取付け部に形成された締結部に締結固定されることを特徴とする。これによって、金属溶射部は金属溶射部取付け部に締結部材を介して、より確実に一体化して固定することができる。しかも、雄型素材の反転形状部からの金属溶射部の脱型が容易となる。即ち、雄型素材に形成された状態にある金属溶射部を、その締結部材を介して雌型素材の金属溶射部取付け部の締結部に締結する。こうすることにより、雄型素材を雌型素材から離反させるだけで、金型溶射部は、雄型素材の反転形状部から容易に剥離されて脱型が完了し、同時に、金型溶射部が一体に固定された雌型を迅速に形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態によって製造された金型を模式的に示す説明的縦断面図、図２は金型の製造工程を示す説明図、図３は図２に続く金型の製造工程を示す説明図、図４は図３に続く金型の製造工程を示す説明図である。
【００１８】
金型１は、図１に示すように、雄型２と雌型３とによって形成されるキャビティー４により、図示しない自動車のバンパーや運転室内のインパネ等の合成樹脂製品を成形するものである。該キャビティー４は、雄型２に形成された前記製品の内面に対応する凸状の第１成形部５と、雌型３に形成された前記製品の外面に対応する凹状の第２成形部６とによって構成されている。
【００１９】
本実施形態による金型１の製造方法を説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、鋳物によって凸状部７を備えるブロック状の雄型素材８を形成する。次いで、図２（ｂ）に示すように、該雄型素材８の凸状部７にＮＣ切削加工により、前記雌型３の第２成形部６の形状の反転形状である反転形状部９を形成する。該反転形状部９は、前記製品の外面形状と同一の形状である。
【００２０】
続いて、図２（ｃ）に示すように、反転形状部９に金属１０（例えば、アルミニウム、亜鉛、銅等）を溶射する。即ち、例えば、溶融した金属微粒子をエアガン等を使用して反転形状部９に吹きつける。これによって、反転形状部９に沿って溶射した第１の金属層１１が形成される。そして、図２（ｄ）に示すように、該第１の金属層１１に、同様にして金属１０を溶射する。これにより、第１の金属層１１に沿って第２の金属層１２が一体に形成され、２層の金属層１１，１２からなる金属溶射部１３が形成される。第２の金属層１２を形成する際には、後述するナット１４を所定の位置に埋設する。
【００２１】
これにより、金属溶射部１３の内面側には、反転形状部９を反転した形状である第２成形部６が形成される。
【００２２】
一方、図３（ａ）に示すように、鋳物によって凹状部１５を備えるブロック状の雌型素材１６を形成する。次いで、図３（ｂ）に示すように、雄型素材８の反転形状部９に形成された状態の金属溶射部１３を、雌型素材１６の凹状部１５に対向させ、該金属溶射部１３を放電電極として、該凹状部１５への放電加工を行う。このとき放電加工に際して放電電極とされる金属溶射部１３は、２層の金属層１１，１２によって構成されているために耐久性が比較的高く、放電電極として使用しても、第２成形部６はその影響をほとんど受けることなく高い精度を維持することができるようになっている。
【００２３】
そして、このときの放電加工によって、図３（ｃ）に示すように、雌型素材１６の凹状部１５に、金属溶射部１３の外側形状極めて高精度に合致する金属溶射部取付け部１７が形成される。次いで、図３（ｃ）に示すように、雌型素材１６の、前記金属溶射部１３に設けたナット１４に対応する位置にボルト孔１８を形成する。
【００２４】
続いて、図４（ａ）に示すように、雄型素材８の反転形状部９に形成された状態の金属溶射部１３を、雌型素材１６の金属溶射部取付け部１７に嵌着し、ボルト孔１８を介してボルト１９をナット１４に螺着する。
【００２５】
そして、図４（ｂ）に示すように、雌型素材１６から雄型素材８を離反させる。金属溶射部１３は、雌型素材１６の金属溶射部取付け部１７に一体に締結されているので、金属溶射部１３が容易に雄型素材８から脱型され、これによって雌型３が形成される。
【００２６】
一方、反転形状部９から前記金属溶射部１３が取り除かれた後の雄型素材８には、図４（ｃ）に示すように、その反転形状部９にＮＣ切削加工を行って第１成形部５を形成する。このときの切削加工は、反転形状部９に所謂追い込み加工を施すだけであるので、ＮＣ加工で使用するＮＣデータは、反転形状部９を形成したときのものを利用することができる。
【００２７】
以上のようにして製造された金型１は、図１に示すように、雄型２の第１成形部５と、雌型３の金属溶射部１３の第２成形部６とによってキャビティー４を形成することができ、精度の高い製品を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によって製造された金型を示す説明的縦断面図。
【図２】図１に続く金型の製造工程を示す説明図。
【図３】図２に続く金型の製造工程を示す説明図。
【図４】図３に続く金型の製造工程を示す説明図。
【符号の説明】
１…金型、２…雄型、３…雌型、４…キャビティー、５…第１成形部、６…第２成形部、８…雄型素材、９…反転形状部、１３…金属溶射部、１４…ナット（締結部材）、１７…金属溶射部取付け部、１８…ボルト孔（締結部）。

Claims (2)

1. 製品の形状に対応するキャビティーの一部を形成する第１成形部を備える雄型と、該第１成形部と一体に前記キャビティーの他部を形成する第２成形部を備える雌型とからなる金型の製造方法であって、
   金属ブロックからなる雄型素材に前記第２成形部に対応するＮＣデータにより反転形状部をＮＣ切削加工する工程と、
   該反転形状部の表面に金属を溶射して内側形状が前記第２成形部とされた金属溶射部を形成する工程と、
   金属ブロックからなる雌型素材に、前記金属溶射部を電極とする放電加工により該金属溶射部の外側形状に対応する金属溶射部取付け部を形成する工程と、
   前記雄型素材から前記金属溶射部を脱型した後、該金属溶射部を前記雌型素材の金属溶射部取付け部に取り付けて、該金属溶射部の内側形状による前記第２成形部を備える雌型を形成する工程と、
   前記雄型素材の前記反転形状部に前記ＮＣ切削加工で使用したＮＣデータを再利用して前記第１成形部をＮＣ切削加工で追い込み加工することにより雄型を形成する工程とを備えることを特徴とする金型の製造方法。
2. 前記金属溶射部取付け部に取り付けられた前記金属溶射部は、該金属溶射部の金属溶射部取付け部に対向する位置に設けられた締結部材を介して、該金属溶射部取付け部に形成された締結部に締結固定されることを特徴とする請求項１記載の金型の製造方法。

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