JP4435036B2

JP4435036B2 - 鋳造用金型

Info

Publication number: JP4435036B2
Application number: JP2005186246A
Authority: JP
Inventors: 満前田; 隆之馬場; 泰彦白井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2025-06-27
Also published as: JP2007000916A

Description

本発明は、低圧鋳造、重力鋳造等に用いられる鋳造用金型に関する。

例えば、低圧鋳造に用いられる金型は、一般に図４に示されるように、設備側のダイベース１上に固定される下型２と、吊り棒３を介して設備側の可動プラテン（図示略）に支持される上型４と、上型４の背面側に配設された押出板５とを備えている。上型４は、前記可動プラテンの昇降に応じて下型２に対して型開閉および型締めされるようになっており、図示の型閉じ状態で、下型２と上型４との間には鋳造空間としてのキャビティ６が画成される。下型２内の下部には、前記キャビティ６に通じる湯口７が形成されており、この湯口７には、ダイベース１から保持炉内まで先端を延ばしたストーク（図示略）が連通される。そして、鋳造時には、前記保持炉内が加圧されることで、溶湯が前記ストークおよび湯口７を通じてキャビティ６に充填される。また、鋳造後は、型開き（上型４の上昇）に応じて鋳造品が上型４に張付いて上昇し、所定の上昇位置で押出板５が押し下げられることで、押出板５に設けられた複数の押出ピン５ａにより鋳造品が上型４から離型される。なお、押出板５は、押出ピン５ａと平行に設けたリターンピン５ｂを、型閉じに応じて下型２の上面（見切り面）に当接させることで所定の待機位置に位置決めされるようになっている。

ところで、この種の低圧鋳造は、ダイカストのような高圧鋳造と異なって、それほど型締力が大きくないため、図５に示すように溶湯の熱を受けて金型に反り（型反り）が発生し易い。この型反りは、ダイベース１により下型２がバックアップされていることから、同図に示すように上型４に多く発生する。そして、このような型反りが発生すると、型閉じおよび型締め状態で見切り面に隙間δが生じ、該隙間δに溶湯がさし込んで、鋳造品に鋳バリが発生する。また、鋳造後の型開きに際して鋳造品が傾斜状態で下型２から脱型されるため、鋳造品にかじりが発生する。なお、このような鋳バリやかじりの原因となる型反りは、低圧鋳造よりも型締力が小さい重力鋳造用鋳造用金型においても、当然に発生する。

そこで従来、上記かじり対策として、例えば、特許文献１に記載のものでは、下型と上型との見切り面に、型反りを相殺する段差部（凸条）を設け、下型に対して上型が水平に型閉じおよび型締めされるようにしている。このような対策によれば、鋳造後、上型が水平に型開きされるので、前記かじりの発生が防止される。
特開２００４−３０６１１０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載される対策によれば、かじりの発生防止には有効であるものの、型反りが発生していることを前提としているため、型閉じおよび型締め状態で依然として見切り面に隙間が生じ、鋳バリの発生を防止することはできない。

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、型反りの発生そのものを抑えることにより、かじりの発生防止はもとより鋳バリの発生防止にも寄与する鋳造用金型を提供することにある。

上記課題を解決するため、第１の発明は、位置固定の下型と、前記下型に対して型開閉および型締めされる上型と、該上型の背面側に配設され、鋳造品を該上型から離型させる押出手段と、前記上型を昇降可能に支持する支持手段とを備えた鋳造用金型において、前記上型の背面に、該上型、前記押出手段、および前記支持手段とは別体の補強ブロックを重ね合せて、上方からボルトにより該上型に剛結したことを特徴とする。

また、第２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記補強ブロックが、前記上型の背面の両側縁に沿って配置されていることを特徴とする。

第１の発明と第２の発明は、何れの発明においても、上型の背面に重ね合せて上方からボルトで剛結した補強ブロックによりバックアップされるので、上型の型反りが抑えられる。また、上型、押出手段、および支持手段と補強ブロックとの間は、別体同士の合せで、非接合状態となっているので、上型から補強ブロックへの熱伝達が抑えられ、したがって、補強ブロック自体の反りが抑えられて、該補強ブロックによるバックアップは長期的に維持される。そして、補強ブロックを上型の背面に重ね合せて上方からボルトで剛結するので、補強ブロックの設置が押出手段や、支持手段の障害になることはなく、金型の基本設計に変更を加える必要がない。

そして、請求項２の発明では、請求項１に記載の発明において、前記補強ブロックは、押出手段や支持手段に干渉しないように、前記上型の背面の両側縁に沿って配置されるため、さらに補強ブロックの設置が押出手段や支持手段の障害になることはなく、金型の基本設計に変更を加える必要がない。

本発明に係る鋳造用金型によれば、型反りの発生そのものが抑えられるので、かじりの発生防止はもとより鋳バリの発生防止に大きく寄与するものとなり、特に型締力が小さい低圧鋳造や重力鋳造に適用して極めて有用となる。また、上型、押出手段、および支持手段と補強ブロックとの間は、別体同士の合せで、非接合状態となっているので、上型から補強ブロックへの熱伝達が抑えられ、したがって、補強ブロック自体の反りが抑えられて、該補強ブロックによるバックアップを長期的に維持することができる。さらに、補強ブロックを上型の背面に重ね合せて上方からボルトで剛結するので、金型の基本設計に変更を加える必要がない。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図３は、本発明に係る鋳造用金型を含む低圧鋳造装置の要部構造を示したものである。なお、本鋳造用金型１０の基本構造は前出図４に示したものと同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付すこととする。本実施形態において、金型１０を構成する下型２は、設備側のダイベース１１上に固設したアダプタ１２の上面にクランプ手段（図示略）により脱着可能に載置固定されている。ダイベース１１とアダプタ１２との間には、図示を略す保持炉内に先端を延ばしたストーク１３の基端フランジ部１３ａが挟持されており、下型２は、その湯口７が前記ストーク１３に連通するように位置決めされている。

一方、金型１０を構成する上型４は、複数本（ここでは、４本）の吊り棒３を介して設備側の可動プラテン１４に脱着可能に吊下支持されている。吊り棒３は、Ｉ型をなしており、その上側頭部３ａ下に係合させたコッタ（図示略）により可動プラテン１４に脱着可能に連結されるようになっている。可動プラテン１４の上面には枠形状の架台１５が固定されており、この架台１５には、上方に配置された固定プラテン（図示略）に設けた昇降用シリンダから延ばしたピストンロッド１６が連結されている。また、可動プラテン１４の上面には、前記固定プラテンを摺動可能に挿通して上下方向へ延ばした複数本（ここでは、４本）のガイドバー１７の基端が固定されている。すなわち、可動プラテン１４は、前記昇降用シリンダにより、ガイドバー１７を案内に水平状態を維持しながら昇降駆動されるようになっており、その昇降に応じて上型４が下型２に対して型開閉される。

また、金型１０を構成する押出板５は、上記可動プラテン１４の上面の架台１５内に配置した離型用シリンダ１８から延ばしたピストンロッド１８ａに支持されている。押出板５の上面には、可動プラテン１４を摺動可能に挿通して上下方向へ延ばした複数本（ここでは、４本）のガイドバー１９の基端が固定されている。すなわち、押出板５は、離型用シリンダ１８により、ガイドバー１９を案内に水平状態を維持しながら昇降駆動されるようになっている。なお、押出板５は、押出ピン５ａおよびリターンピン５ｂと共に押出手段を構成している。

図１および図２によく示されるように、上型４の背面には、一対の補強ブロック２０、２０が複数の締結手段２１を用いて剛結されている。補強ブロック２０は、ここでは角柱状をなし、かつ上型４とほぼ同等の長さを有している。補強ブロック２０は、その一面を上型４の背面に重ね合せた状態で該上型４の両側縁に沿って配置されている。締結手段２１は、各補強ブロック２０に、その長手方向に等間隔で形成された複数（ここでは、４つ）の段付き孔２２と、上型４に前記段付き孔２２と同じ間隔で形成された複数のねじ穴２３と、前記段付き孔２２を通してねじ穴２３にねじ込まれたボルト（六角穴付きボルト）２４とからなっている。ボルト２４は、その頭部が段付き孔２２内の段差に着座するまでねじ込まれ、これにより各補強ブロック２０は上型４に締付け固定（剛結）されている。なお、図２中、２５は前記押出ピン５ａの挿入孔、２６はリターンピン５ｂの挿入孔であり、各補強ブロック２０は、これら挿入孔２５、２６を始め、前記吊り棒３に干渉しないようにその幅が設定されている。また、各補強ブロック２０の厚さは、上型４の厚さ（型厚）、形状等に応じて適宜の厚さとするが、一例として、上型４の型厚の１／２〜１／３程度に設定される。

上記した鋳造用金型１０を備えた低圧鋳造装置により鋳造を行うには、前記昇降用シリンダの作動により可動プラテン１４を下降させ、図１および図３に示したように下型２に対して上型４を型閉じおよび型締めし、続いて離型用シリンダ１８の作動により押出板５を下降させ、リターンピン５ｂが下型２の上面（見切り面）に当接する位置に押出板５を位置決めする。前記準備完了後、図示を略す保持炉内を加圧する。すると、保持炉内の溶湯がストーク１３および下型２内の湯口７を通じてキャビティ６内に注入および充填され、その後、時間の経過とともにキャビティ６内の溶湯の凝固が進む。そして、湯口７のほぼ中間部位まで凝固が進んだタイミングで保持炉内の圧力が解放され、これにより湯口７およびストーク１３内の未凝固溶湯が保持炉内に落下する。一方、前記保持炉内の圧力解放とほぼ同時に昇降用シリンダが作動し、可動プラテン１４が上昇して上型４が下型２から離間（型開き）する。すると、鋳造品が上型４に張付いて下型２から脱型し、上型４と一体に所定距離だけ上昇する。その後、離型用シリンダ１８の作動で押出板５が下降し、押出ピン５ａによって鋳造品が上型４から離型され、これにて一連の低圧鋳造は終了する。

ところで、上記鋳造の間、溶湯の熱により上型４に型反り（図５参照）の原因となる応力が発生する。しかし、上型４の背面が、これに剛結した補強ブロック２０によってバックアップされているので、上型４の型反りが抑えられる。また、上型４と補強ブロック２０との間は、別体同士の合せで、両者の間の縁が切れている（非接合状態となっている）ので、上型４から補強ブロック２０への熱伝達が抑えられる。これによって、補強ブロック２０自体の反りも抑えられ、結果として補強ブロック２０によるバックアップは長期的に維持される。そして、上型４の型反りが抑えられることから、型閉じおよび型締め状態で下型２と上型４との見切り面には、図５に示したような隙間δが生じることはなくなり、したがって、鋳造品に鋳造不良となるバリが発生することはなくなる。また、上型４の型反りが抑えられることから、上型４は、常時水平状態で下型２に型閉じおよび型締めされ、この結果、鋳造後の型開きに際して鋳造品にかじりが発生することもなくなる。因みに、上記構成の鋳造用金型１０を用い、アルミニウム合金により単重１２ｋｇのシリンダヘッドを低圧鋳造したところ、上型４に発生する型反りは、補強ブロック２０がない場合に比べて約８０％低減し、補強ブロック２０が、型反りの発生防止に大きな効果を発揮することが明らかとなった。

本実施形態においては特に、角棒状の補強ブロック２０を上型４の両側に沿って配置したので、補強ブロック２０が押出板５や吊り棒３などの設置の障害になることはない。このことは、金型１０はもちろん、低圧鋳造装置全体の基本設計に特別の変更を加える必要がないことを意味し、したがって、本実施形態によれば、補強ブロック２０の追加に要するコスト負担はわずかとなる。

ここで、上型４の背面側の形状は、可動プラテン１４に対する上型４の取付構造、押出手段の構造あるいはその存否、冷却系の設置構造等によって変化するので、補強ブロックは、前記背面側の形状に合せて、適宜の形状、大きさとする。

なお、上記実施形態においては、上型４に対してのみ補強ブロック２０を剛結したが、下型２にも型反りが発生し易い場合は、上型４に加えて下型２の背面にも、補強ブロックを剛結するようにしてもよい、

本発明の一つの実施形態である低圧鋳造用金型の構造を一部断面として示す側面図である。本鋳造用金型を構成する上型の背面側の構造を示す平面図である。本発明に係る鋳造用金型を含む低圧鋳造装置の要部構造を一部断面として示す側面図である。従来の一般的な低圧鋳造用金型の構造を示す側面図である。従来の低圧鋳造用金型における型反りの発生状態を示す側面図である。

２下型
３吊り棒
４上型
５押出板（押出手段）
６キャビティ
７湯口
１１ダイベース（設備側）
１２アダプタ（設備側）
１３ストーク（設備側）
１４可動プラテン（設備側）
２０補強ブロック
２１締結手段

Claims

位置固定の下型と、前記下型に対して型開閉および型締めされる上型と、該上型の背面側に配設され、鋳造品を該上型から離型させる押出手段と、前記上型を昇降可能に支持する支持手段とを備えた鋳造用金型において、
前記上型の背面に、該上型、前記押出手段、および前記支持手段とは別体の補強ブロックを重ね合せて、上方からボルトにより該上型に剛結したことを特徴とする鋳造用金型。
前記補強ブロックが、前記上型の背面の両側縁に沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用金型。