JP4139755B2 - 鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は鋳造方法に関し、より詳細にはパイプ状等に形成された１次成形部品を鋳ぐるみによる２次成形によって鋳造する鋳造方法に関する。

自動車用部品あるいは自動車のフレーム体には、軽量化の目的からアルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用されるようになってきた。これらの自動車用部品等は機械加工や鋳造を利用して製造されており、自動車のフレーム体のような大型品は部材を組み合わせて、溶接等を利用して形成されている。
このような部材を組み合わせてフレーム体を構成したり、複雑な形態の製品と組み合わせて製品としたりする場合に、溶接によらずに組み立てる方法として鋳ぐるみ方法を利用する方法がある。

たとえば、特許文献１には、エンジン本体取付用のフランジ部を鋳造する際に吸気管を鋳ぐるむことにより、フランジ部に吸気管を一体に連結した吸気マニホールドを製造する方法が記載されている。また、特許文献２には、自動車のサスペンションを製造する場合に、アルミニウムからなる部材を鋳ぐるみ方法を利用して接合することによってサスペンションを製造する方法が記載されている。
特開平３ー２１３６５４号公報 特開平１１−２２２１５２号公報

ところで、エンジン本体取付用のフランジ部に吸気管を一体に連結した吸気マニホールドを製造する場合のように、パイプ状等の所定形状に形成された１次成形部品を鋳ぐるむ際には、１次成形部品を確実に鋳造型に固定して鋳造する必要がある。とくに鋳造型によって成形された鋳造部と１次成形部品との取り付け精度に高精度が求められるような場合や、複数個の１次成形部品を鋳造部を介して一体に連結した製品の場合には、１次成形部品を正確に鋳造型に位置決めして鋳造することができないと、所定の仕上がり寸法にならなかったり、製品に歪みが生じて所定の品質に仕上がらなかったりするという問題が生じる。

そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、所定形状に成形された１次成形部品を鋳ぐるみによる２次成形によって所定の鋳造品を得る際に、１次成形部品を確実にかつ容易に、鋳造型に位置決めして鋳ぐるむことを可能とする鋳造方法を提供するにある。

本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、切削加工、押し出し加工あるいはプレス加工によって所定形状に形成された１次成形部品を鋳ぐるみによる２次成形によって鋳造する鋳造方法において、前記１次成形部品を、鋳造個所ごとに個別に設けられた鋳造型間に配置することにより、鋳ぐるみによって鋳造される鋳造部により、複数個の１次成形部品が、矩形の枠体状の配置に組み合わせて連結される配置とし、前記１次成形部品は、両端部を前記鋳造型のキャビティ内に配置するとともに、前記１次成形部品の両端部を除く部分を前記鋳造型の外部に露出させて配置し、前記１次成形部品の外周面と前記鋳造型の一方に凹溝、他方に前記凹溝に嵌合する凸部を設け、前記鋳造型の前記１次成形部品をクランプしてセットするセット部において、前記１次成形部品と鋳造型とを凹凸嵌合により位置決めして鋳造することを特徴とする。

本発明によれば、１次成形部品を鋳ぐるみによる２次成形によって鋳造する際に、１次成形部品を鋳造型に容易にかつ正確に位置合わせして固定して鋳造することができ、鋳ぐるみによる鋳造作業が容易に行え、鋳造品の量産に好適に利用できるとともに、鋳造品の製品精度を向上させることが可能になる。

図１は、パイプ状に形成されたアルミニウムからなる１次成形部品１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを本発明に係る鋳造方法によって鋳造した鋳造品２０の平面図である。図示した鋳造品２０は、パイプ状に形成した１次成形部品１０ａ〜１０ｄを、矩形の枠体状に配置し、各々の１次成形部品１０ａ〜１０ｄの両端部をアルミニウム鋳造によって鋳ぐるむことにより、全体形状が四角形状のフレーム体に形成したものである。１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄがアルミニウム鋳造によって成形した鋳造部である。

鋳造品２０は１次成形部品１０ａ〜１０ｄの端部を鋳造部１２ａ〜１２ｄに鋳ぐるむようにして鋳造することにより、全体が一体化された鋳造品２０として形成されている。
図２、３は上記鋳造品２０を鋳造する方法を示す説明図である。この鋳造方法においては、１次成形部品１０ａ〜１０ｄの端部を鋳ぐるみする鋳造部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄごとに鋳造型１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを別個に配置した鋳造装置を使用して鋳造する。１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが各々の鋳造型１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに設けられているキャビティである。各々の鋳造型１４ａ〜１４ｄでは、重力鋳造方法等の適宜鋳造方法を利用して鋳造する。

図３は、鋳造型１４ａ〜１４ｄのキャビティ１６ａ〜１６ｄに溶湯を充填して鋳造部１２ａ〜１２ｄを成形した状態を示す。鋳造品２０は各々の鋳造型１４ａ〜１４ｄを型開きして鋳造装置から取り出される。鋳造品２０は鋳ぐるみによって、１次成形部品１０ａ〜１０ｄが鋳造部１２ａ〜１２ｄと一体に連結されたフレーム体として得られる。
本実施形態においては、１次成形部品１０ａ〜１０ｄがアルミニウムからなり、キャビティ１６ａ〜１６ｄにアルミニウムの溶湯を充填して鋳造したことによって、鋳造品２０は全体がアルミニウムからなる。

このように１次成形部品を複数個、組み合わせて鋳造品２０を製造する際に問題となるのが、１次成形部品１０ａ〜１０ｄを鋳造型１４ａ〜１４ｄに確実にかつ正確に位置合わせして固定して鋳造できるようにする方法である。１次成形部品１０ａ〜１０ｄを鋳造型１４ａ〜１４ｄにセットする際に所定位置に正確に配置されないと、所定の仕上がり精度の製品が得られないからである。
本実施形態の鋳造方法においては、鋳造型１４に１次成形部品１０をセットする際に、図４に示すように、鋳造型１４と１次成形部品１０とを凹凸嵌合させて鋳造型１４に１次成形部品１０をセットし、これによって１次成形部品１０を鋳造型１４に位置決めするとともに、鋳造型１４に固定して鋳造できるようにしている。

図４(a)は、第１の型部１４１と第２の型部１４２の分割型からなる鋳造型１４に１次成形部品１０をセットした状態を示す。図４(b)は、鋳造型１４を型開きした状態で、第１の型部１４１に１次成形部品１０をセットした状態を示す。
本実施形態においては、鋳造型１４に１次成形部品１０を凹凸嵌合して位置決めするため、図４(b)に示すように、パイプ状に形成した１次成形部品１０の外周面に凹溝１０２を周設し、鋳造型１４に凹溝１０２に嵌合する突起１４４（図４(a)）を設けて、鋳造型１４に１次成形部品１０をセットする際に凹溝１０２と突起１４４とを凹凸嵌合させてセットする構成としている。

第１の型部１４１にはパイプ状に形成された１次成形部品１０をセットするため、断面形状が半円状のセット部が設けられており、突起１４４はこのセット部の内周面に設けられている。図４(b)は、凹溝１０２を突起１４４に位置合わせして１次成形部品１０をセットした状態を示す。
第１の型部１４１に１次成形部品１０をセットした後、１次成形部品１０の外面に形成されている凹溝１０２と第２の型部１４２に設けられている突起１４４とを位置合わせして、１次成形部品１０をクランプするようにして第２の型部１４２を被せ、図４(a)に示すように、キャビティ１６に１次成形部品１０の端部が収容された型閉じ状態とする。型閉じ状態で１次成形部品１０の外面と鋳造型１４との当接面は密閉された状態になる。

なお、鋳造型１４と１次成形部品１０とを凹凸嵌合によって位置決めして固定する方法としては、図６に示すように、１次成形部品１０の外周面に突起１０８を設け、鋳造型１４の１次成形部品１０をセットするセット部に凹溝１４８を設けて、突起１０８と凹溝１４８とを凹凸嵌合させる方法も可能である。
また、凹凸嵌合によって凹部と凸部とを係合する方法は、凹部および凸部の形成位置、形状等がとくに限定されるものではない。凹部と凸部を周方向の特定位置に設けることによって、１次成形部品１０を鋳造型１４にセットする際に、１次成形部品１０の周方向の位置を規定することもできる。また、１次成形部品１０に凸部（突起）を形成する場合、凸部を１次成形部品１０と一体に形成することもできるし、１次成形部品１０とは別部品によって凸部（突起）を形成することも可能である。

図４(a)の状態で、重力鋳造方法によって鋳造する場合には、注湯口１４６から溶湯をキャビティ１６に注入して充填し、溶湯を凝固させた後、型開きすればよい。図５に、鋳造部１２に一体に１次成形部品１０が鋳ぐるみされた状態を示す。
本実施形態では、１次成形部品１０の端部にフランジ部１０４を設け、パイプ内に溶湯が侵入しないように１次成形部品１０の内部に仕切り壁１０６を設けている。フランジ部１０４は１次成形部品１０の端部を拡径形状とすることで、鋳造部１２から１次成形部品を抜け止めするとともに、鋳造部１２との接触面積を広くして鋳造部１２と１次成形部品１０との連結強度を高めることを可能にしている。
１次成形部品１０の内部に溶湯が流入しないようにする方法としては、仕切り壁１０６を設けるかわりに、中子を用いて１次成形部品１０の内部に溶湯が流入しないようにする方法も可能である。

本実施形態の鋳造方法によれば、１次成形部品１０と鋳造型１４とを凹凸嵌合を利用して相互に位置決めすることによって、鋳造型１４と１次成形部品１０とを正確に位置決めして固定することができ、その状態で鋳造することによって、鋳造時に１次成形部品１０が位置ずれしたりせず、所定の位置精度で鋳造品２０を製造することが可能になる。
図２に示す鋳造方法の場合には、各々の鋳造型１４ａ〜１４ｄごとに、１次成形部品１０ａ〜１０ｄを凹凸嵌合によって位置決めし、鋳造型１４ａ〜１４ｄに固定することによって、容易にかつ確実に１次成形部品１０ａ〜１０ｄを鋳ぐるみすることが可能となる。凹凸嵌合により鋳造型１４ａ〜１４ｄに１次成形部品１０ａ〜１０ｄを固定して鋳造する方法は、１次成形部品を鋳造型に容易に位置決めして固定することができること、鋳造型や１次成形部品の構成がとくに複雑になることがないという利点がある。

また、上記実施形態においては、１次成形部品１０ａ〜１０ｄを連結する鋳造部１２ａ〜１２ｄを鋳造する部位ごとに別個に鋳造型１４ａ〜１４ｄを配置して鋳造品２０を鋳造する例について説明したが、１次成形部品を鋳造型に位置合わせして鋳造する方法は、複数個の鋳造型を個別に配置して鋳ぐるみする場合に限らず、一つの鋳造型内に１次成形部品を配置して鋳ぐるみ方法によって鋳造する場合にも、まったく同様に適用することが可能である。
また、上記実施形態においては、４個の１次成形部品１０ａ〜１０ｄを鋳ぐるむことによって四角形状のフレーム体を形成する例について説明したが、本発明方法はこのような四角形状のフレーム体を製造する場合に限らず、鋳造品の形態、鋳造に用いる１次成形部品の形態がとくに限定されるものではない。

本発明方法により鋳造した鋳造品の平面図である。 鋳造型を用いて鋳造する状態を示す説明図である。 鋳造型のキャビティに溶湯を充填した状態を示す説明図である。 鋳造型に１次成形部品を凹凸嵌合により固定して鋳造する方法を示す説明図である。 鋳ぐるみ方法によって鋳造した鋳造部と１次成形部品の連結部を示す断面図である。 鋳造型に１次成形部品を凹凸嵌合により固定して鋳造する他の方法を示す説明図である。

符号の説明

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ １次成形部品
１１ 凹溝
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 鋳造部
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 鋳造型
１５ 突起
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ キャビティ
２０ 鋳造品
１０２、１４８ 凹溝
１０４ フランジ部
１０８、１４４ 突起
１４１ 第１の型部
１４２ 第２の型部
１４６ 注湯口

Claims (1)

1. 切削加工、押し出し加工あるいはプレス加工によって所定形状に形成された１次成形部品を鋳ぐるみによる２次成形によって鋳造する鋳造方法において、
   前記１次成形部品を、鋳造個所ごとに個別に設けられた鋳造型間に配置することにより、鋳ぐるみによって鋳造される鋳造部により、複数個の１次成形部品が、矩形の枠体状の配置に組み合わせて連結される配置とし、
   前記１次成形部品は、両端部を前記鋳造型のキャビティ内に配置するとともに、前記１次成形部品の両端部を除く部分を前記鋳造型の外部に露出させて配置し、
   前記１次成形部品の外周面と前記鋳造型の一方に凹溝、他方に前記凹溝に嵌合する凸部を設け、前記鋳造型の前記１次成形部品をクランプしてセットするセット部において、前記１次成形部品と鋳造型とを凹凸嵌合により位置決めして鋳造することを特徴とする鋳造方法。

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