JP4523121B2 - 粉末成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料粉末の加圧成形により、横穴を有する粉末成形体を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
粉末材料を加圧・圧縮して粉末成形体を製造する場合、上下方向にダイ孔を有するダイスと、該ダイスのダイ孔にその上方及び下方からそれぞれ挿入される上パンチ及び下パンチとによって該ダイ孔内に形成されるキャビティに粉末材料を充填した後、この粉末材料を上パンチと下パンチとの間で加圧・圧縮し、該キャビティ内に粉末成形体を得ることが従来より行なわれている。
【0003】
また、前記粉末成形体が、横穴を有するものである場合には、この横穴を形成するための横ピンをダイ孔内にその側方から抜脱可能に挿入した状態で前記キャビティへの粉末材料の充填を行ない、その後に該キャビティ内の材料粉末を上下パンチ間で加圧・圧縮することにより横穴を有する粉末成形体を製造する技術が知られている。
【0004】
この場合、キャビティへの粉末材料の充填は、より具体的には、次のように行なわれる。すなわち、ダイ孔に下パンチを挿入し、且つ、上パンチをダイ孔から離脱させた状態で横ピンをダイ孔に挿入する。そして、この状態でダイ孔の上方から粉末成形体を製造するために必要な量の粉末材料をダイ孔に投入し、その後に、上パンチをダイ孔に挿入して粉末材料の上面部に接触させる。これにより、ダイ孔内に上下パンチの間で粉末材料が密閉状態で充填されたキャビティが形成される。
【0005】
しかるに、上記のように横ピンをダイ孔内に挿入した状態で、粉末成形体を製造するために必要な量の粉末材料をダイ孔に投入するようにする技術では、次のような不都合を生じるものとなっていた。すなわち、ダイ孔内に横ピンを挿入した状態で粉末材料を上方から投入すると、横ピンの直下には、材料粉末が溜まり難いため、該横ピンの直下の箇所の材料粉末の密度が他の箇所よりも小さくなりやすい。そして、このようにキャイビティ内の材料粉末の密度が小さい箇所は、最終的にキャビティ内に得られる粉末成形体においても、粉末材料の密度が小さなものとなりやすく、ひいてはその部分が脆弱なものとなりやすい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、横ピンが挿入されるキャビティ内の材料粉末の密度分布を均一に確保して該材料粉末の加圧・圧縮を行なうことができ、ひいては横穴を有する良質の粉末成形体を得ることができる粉末成形体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】
本発明の粉末成形体の製造方法は、かかる目的を達成するために、横穴を有する粉末成形体であり、前記横穴が少なくともその下面部に上下方向の段差を有する粉末成形体を粉末材料の加圧成形により製造する方法であって、ダイスに上下方向に貫設されたダイ孔にその下方から下パンチを挿入した状態で、前記粉末成形体の加圧成形に要する粉末材料のうちの一部の所定量の材料粉末を該ダイ孔に投入する第1工程と、前記横穴の形状を有する横ピンを前記ダイ孔の側方から該ダイ孔内に挿入し、該横ピンの下面部を前記ダイ孔内に粉末材料の上面部に略接触させる第2工程と、前記ダイ孔に前記粉末成形体の加圧成形に要する残余の粉末材料を該ダイ孔に投入する第3工程と、前記ダイ孔にその上方から上パンチを挿入し、該上パンチと前記下パンチとの間で該ダイ孔内に前記粉末材料が充填されたキャビティを形成する第4工程と、前記上パンチ及び下パンチとの間で前記キャビティ内の材料粉末を加圧・圧縮して、該キャビティ内に前記粉末成形体を得る第5工程とを備え、前記第2工程は、前記ダイ孔内の材料粉末の上面部が前記横ピンの最下面以下の高さ位置に存するように前記下パンチを前記ダイスに対して移動させた状態で前記横ピンを前記ダイ孔内に挿入する工程と、該挿入後に、前記下パンチをダイスに対して上動させて、前記横ピンの下面部全体を前記ダイ孔内の粉末材料の上面部に接触させる工程とから成ることを特徴とする。
【0008】
かかる本発明によれば、前記第1工程で、前記粉末成形体の加圧成形に要する粉末材料のうちの一部の所定量の材料粉末を該ダイ孔に投入するときには、前記ダイ孔内に前記横ピンを挿入していないので、該ダイ孔内に均一的な密度分布で材料粉末を堆積させることができる。
【0009】
そして、該第1工程の後の第2工程において、前記横ピンをダイ孔に挿入し、該横ピンの下面部をダイ孔内の粉末材料の上面部に接触させるので、該横ピンの下側に存する粉末材料の密度分布を該横ピンの直下の箇所であるか否かによらずに均一的な密度分布にすることができる。
【0010】
さらにこのように横ピンの下面部をダイ孔内の粉末材料の上面部に接触させた状態で、前記第3工程において、残余の粉末材料をダイ孔内に投入する。このとき、横ピンの下側には、既に材料粉末が存在しているので、該残余の粉末材料は、横ピンの下側の材料粉末上に堆積されることとなる。このため、該残余の粉末材料も、横ピンの下側の材料粉末と同様に均一的な密度分布でダイ孔内に堆積させることができる。この結果、ダイ孔内には、粉末成形体の製造に必要な全量の粉末材料がその内部に横ピンを挿入した状態で均一的な密度分布で充填されることとなる。従って、該第3工程の後の前記第4工程において、前記上パンチをダイ孔内に挿入することで形成されるキャビティ内の粉末材料は、均一的な密度分布で該キャビティに充填され、しかもその内部に前記横ピンが挿入されたものとなる。
【0011】
そして、本発明では、このようにキャビティ内に充填された粉末材料を、前記第4工程において、上パンチ及び下パンチの間で、加圧・圧縮し、これにより該キャビティ内に前記粉末成形体を得る。このとき、キャビティには、前述のように均一的な密度分布で粉末材料が充填されているため、製造される粉末成形体の密度分布も均一的なものとなる。これにより、良質の粉末成形体を製造することができる。
【0012】
さらに本発明では、例えば前記粉末成形体の横穴の部分部分によって径の大きさが相違する場合等のように、該横穴が、少なくともその下面部に上下方向の段差を有している。そして、前記第2工程は、前記ダイ孔内の材料粉末の上面部が前記横ピンの最下面以下の高さ位置に存するように前記下パンチを前記ダイスに対して移動させた状態で前記横ピンを前記ダイ孔内に挿入する工程と、該挿入後に、前記下パンチをダイスに対して上動させて、前記横ピンの下面部全体を前記ダイ孔内の粉末材料の上面部に接触させる工程とから成る。
【0013】
すなわち、前記第1工程で投入されたダイ孔内の材料粉末の上面部が前記横ピンの最下面以下の高さ位置に存するように前記下パンチをダイスに対して移動させた状態で前記横ピンを前記ダイ孔内に挿入することにより、ダイ孔内の粉末材料の表層部(上面部)の状態を不必要に乱すことなく、横ピンをダイ孔内に挿入することができる。そして、この状態で、前記下パンチをダイスに対して上動させて、前記横ピンの下面部全体を前記ダイ孔内の粉末材料の上面部に接触させる。このとき、横ピンの下面部のうち、最も上側の部分よりも下側の部分は、ダイ孔内の粉末材料の上面から内部側に潜り込むこととなるが、該粉末材料の表層部では、横ピンの直下の粉末材料が該横ピンの周囲に容易に移動することができるため、ダイ孔内の材料粉末の密度分布の均一性を損なうことなく、横ピンの下面部の全体をダイ孔内の粉末材料に接触させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の第1実施形態を図1〜図5を参照して説明する。図1は本実施形態で製造する粉末成形体の一例を示す斜視図及び縦断面図、図2〜図5は図1の粉末成形体の製造工程を説明するための断面図である。
【0015】
図1において、同図(a)は本実施形態で製造する粉末成形体50の斜視図、同図(b)は同図(a)のI−I線断面による粉末成形体50の縦断面図である。これらの図に示すように、製造する粉末成形体50は、例えば縦方向の長さが異なる3つの垂直姿勢の方形状の板部51,52,53を重合したような外形状をなし、それらの板部51,52,53の下端面により、粉末成形体50の下端部に段差が形成されている。そして、板部51,52,53の上端面は面一にそろえられ、粉末成形体50の上端面は、平滑な面に形成されている。
【0016】
また、粉末成形体50は、その板部51,52,53をそれらの法線方向(水平方向)に貫通する横穴54を有する。
【0017】
この横穴54は、その軸線方向の両端部が、比較的、横断面積(軸線方向と直行する方向での断面積)の大きい大径部54a,54bとなっており、これらの大径部54b,54bの間の中間部が該大径部54a,54bよりも横断面積が小さい小径部54cとなっている。つまり、横穴54は、その軸線方向の中間部がくびれたような形状をなし、各大径部54a,54bと小径部54cとの境界部分に段差を有している。
【0018】
尚、図では大径部54a,54bの径が同一であるように記載しているが、その径は、互いに異なる径であってもよい。また、横穴54の横断面形状は、円形状である必要はなく、方形状等、他の形状であってもよい。
【0019】
本実施形態において、この粉末成形体50の製造に用いる装置は、所謂、多段成形装置であり、図2(a)に示すように、上下方向に貫通したダイ孔1を有するダイス2と、このダイス2のダイ孔1にその下方から挿入される3個の下パンチ3a,4a,5aと、これらの各下パンチ3a,3b,3cに対向してダイ孔1にその上方から挿入される単一の上パンチ4とを具備する。
【0020】
ダイス2のダイ孔1は、前記粉末成形体50の外周形状(垂直面形状)に沿った形状に形成されている。また、ダイス2の内部の所定の箇所には、ダイ孔1にその側方から連通させて横方向(水平方向)に穿設された一対のピン穴6,7が備えられ、これらのピン穴6,7は、これらの間にダイ孔1を介在させて同心に相対向するように設けられている。そして、これらのピン穴6,7には、それぞれ、前記粉末成形体50の横穴54の軸心方向の中央部(横穴54の小径部54cの中央部)から大径部54aにかけての部分(図1で参照符号Aを付した部分。以下、横穴左半部Aという)を形成するための横ピン8と、横穴54の軸心方向の中央部から大径部54bにかけての部分(図1で参照符号Bを付した部分。
以下、横穴右半部Bという)を形成するための横ピン9とが摺動自在に挿入されている。
【0021】
この場合、横ピン8は、その本体部が前記横穴54の大径部54aと同一の横断面形状を有する大径部8aとなっており、この大径部8aの先端面の略中心部から、前記横穴54の小径部54bと同一の横断面形状を有する小径部8bが突出されている。このため、横ピン8は、その大径部8aと小径部8bとの境界箇所にその全周にわたって段差を有するものとなっている。
【0022】
同様に、横ピン9は、その本体部が前記横穴54の大径部54bと同一の横断面形状を有する大径部9aとなっており、この大径部9aの先端面の略中心部から、前記横穴54の小径部54bと同一の横断面形状を有する小径部9bが突出されている。このため、横ピン9も、その大径部9aと小径部9bとの境界箇所にその全周にわたって段差を有するものとなっている。これらの横ピン8,9は、それらの軸心方向で互いに接近させて小径部8b,9bの先端面同士を同心に当接させたとき、それらの横ピン8,9を合わせて、粉末成形体50の横穴54の全体と同一の形状を呈する。
【0023】
尚、各横ピン8,9は、それぞれピン穴6,7の先端部まで挿入され、各横ピン8,9の小径部8b,9bの先端面がダイ孔1の側壁面と同一面上に存する状態でダイ孔1に臨んでいる。また、横ピン8,9はそれぞれ図示しないアクチュエータを介してそれらの軸心方向(横方向)に移動可能とされている。
【0024】
各下パンチ3a〜3cは、それぞれ、上パンチ4との間で前記粉末成形体50の板部51の部分、板部52の部分、板部53の部分を成形するためのもので、各下パンチ3a〜5aの上面(成形面)は、それぞれ、粉末成形体50の各板部51〜53の下端面の形状に形成されている。また、上パンチ4の下面(成形面)は、粉末成形体50の上端面に対応して、平坦面に形成されている。
【0025】
尚、本実施形態では、下パンチ3a〜5aのうちの一つ、例えば下パンチ3aは、装置に固定されており、他の下パンチ3b,3c、ダイス2、及び上パンチ4がそれぞれ図示しないアクチュエータを介して上下動可能とされている。また、各パンチ3b,3c,4やダイス2の上下動や、前記各横ピン8,9の移動は、図示しないコンピュータにより制御される。
【0026】
以上のような装置を用いて、粉末成形体50は次のように製造される。
【0027】
まず、図2(a)に示すように、ダイ孔1に挿入した下パンチ3a〜3cをそれぞれ、ダイ孔1の上端開口面から所定の深さ位置に移動させた状態で、粉末成形体50を製造するために必要な全量の粉末材料のうちの一部の所定量の粉末材料10を、ダイ孔1にその上方から投入する。このとき、粉末材料10は、ダイ孔1の上端開口面まで充填される。この場合、ダイ孔1内には、前記横ピン8,9が挿入されていないので、粉末材料10を均一的な密度でダイ孔1内に投入することができる。尚、粉末材料10は例えば鉄系金属粉末やセラミックス粉末である。また、以下の説明では、このときにダイ孔1内に投入された粉末材料10を初期投入粉末材料10aと称する。
【0028】
次いで、ダイス2を下パンチ3a〜3cに対して所定の移動量、上動させる。
このダイス2の上動は、該上動を完了した時に、図2(b)に示すようにピン穴6,7内の横ピン8,9の大径部8a,9aの下端面が前記初期投入粉末材料10aの上面よりも若干上側に存する状態になるように行なわれる。
【0029】
次いで、図3(a)に示すように、横ピン8,9をそれぞれ所定量づつダイ孔1内に向かって前進させ、それらの横ピン8,9の小径部8b,9bの先端面同士を互いに同心に当接させる。これによりダイ孔1内には、横ピン8,9によって、粉末成形体50の横穴54の全体を形成するための横ピンが構成される。
【0030】
このとき、ダイ孔1内の初期投入粉末材料10aは、横ピン8,9よりも下側に存するため、横ピン8,9には接触せず、均一的な密度分布状態が維持される。また、横ピン8,9の小径部8b,9bの先端面の間に粉末材料10が挟まることもなくそれらの横ピン8,9が実質的にそれらの軸心方向で連続する。
【0031】
尚、横ピン8,9を上記のようにダイ孔1内に挿入する前に、初期投入粉末材料10aの上面と横ピン8,9の大径部8a,9aの下端面とがほぼ同じ高さ位置になるようにダイス2と下パンチ3a〜3cの位置関係を調整しておき、横ピン8,9をダイ孔1に挿入したときに、同時に横ピン8,9の大径部8a,9aの下端面が初期投入粉末材料10aの上面に接触するようにしてもよい。
【0032】
次いで、ダイス2を下パンチ3a〜3cに対して若干下動させ、図3(b)に示すように、横ピン8,9の小径部8b,9bの下面部に初期投入粉末材料10aの上面部を接触させる。このとき、横ピン8,9の大径部8a,9aの下面部は、小径部8b,9bよりも下側の高さ位置に存するため、該大径部8a,9aのダイ孔1内の部分も初期投入粉末材料10aに接触する。従って、横ピン8,9のダイ孔1内の部分の全体の下面部が初期投入粉末材料10aの上面部に接触され、該横ピン8,9の下側のダイ孔1内は、該横ピン8,9のダイ孔1内の部分の全体に初期投入粉末材料10aが接触した状態で該粉末材料10aにより満たされることとなる。
【0033】
この場合、横ピン8,9の大径部8a,9aの下面部は、初期投入粉末材料10aの上面から内部側に埋め込まれるようにして該初期投入粉末材料10aに接触するが、この接触は初期投入粉末材料10aの表層部において行なわれる。このため、横ピン8,9の大径部8a,9aと接触する初期投入粉末材料10aは、該大径部8a,9aの周囲に容易に移動でき、該大径部8a,9aとこれらの下方に存する下パンチ3a,5aとの間で圧縮されることは基本的にはない。従って、初期投入粉末材料10aは、その密度分布状態が均一的に保持される。
【0034】
次いで、図4(a)に示すように、ダイ孔1の上方から、粉末成形体50の製造に要する残余の粉末材料10(以下の説明では後投入粉末材料10bという)をダイ孔1内に投入する。該後投入粉末材料10bは、ダイ孔1の上端開口面の位置までダイ孔1内に充填される。尚、図4(a)では、理解の便宜上、前記初期投入粉末材料10aと上記後投入粉末材料10bとの境界を示す破線を記載している。
【0035】
このとき、横ピン8,9の下側には、既に初期投入粉末材料10aが横ピン8,9のダイ孔1内の部分の全体の下面部に接触した状態で充満されているため、後投入粉末材料10bは、横ピン8,9の上面側を含めて初期投入粉末材料10b上に堆積するだけである。このため、後投入粉末材料10bは、初期投入粉末材料10aが図2(a)のようにダイ孔1内に投入されたときの状態とほぼ同一の状態で、ダイ孔1内に堆積して充填されることとなる。従って、後投入粉末材料10bも、初期投入粉末材料10aと同じように均一的な密度分布でダイ孔1内に充填されることとなる。
【0036】
次いで、上パンチ4をダイ孔1に向かってその上方から下動させ、図4(b)に示すように、上パンチ4をダイ孔1の上端開口面の位置で粉末材料10(後投入粉末材料10b)の上面に接触させる。
【0037】
これにより、ダイ孔1内には、下パンチ3a〜3c及び上パンチ4の間に横ピン8,9が挿入された状態のキャビティ11が形成され、このキャビティ11内に粉末材料10が密封される。このとき、上パンチ3b〜5bは粉末材料10の上面に接触する位置(ダイ孔1の上端開口面の位置)で停止され、キャビティ11内の粉末材料10は均一的な密度状態のまま、非加圧状態に維持される。また、このとき、キャビティ11の形状が前記粉末成形体50に相似した形状になる。
【0038】
次いで、各下パンチ3a〜3cを一斉にダイス2に対して相対的に上動させると共に、上パンチ4をダイ2に対して相対的に下動させて、キャビティ11内の粉末材料10の加圧・圧縮を開始し、この加圧・圧縮をキャビティ11内の粉末材料10が最終的に図5(a)に示すように前記粉末成形体50の形状になって、該キャビティ11内に粉末成形体50が得られるまで行う。このとき、キャビティ11に挿入されている横ピン8,9によりそれぞれ前記粉末成形体50の横穴54の横穴左半部A及び横穴右半部Bが形成される。そして、このとき、横ピン8,9は、その小径部8b,9bの先端面同士がそれらの間に粉末材料10等が介在することなく当接しているため、左半部横穴A及び右半部横穴Bが連通し、これにより貫通した横穴54が形成される。
【0039】
尚、上記のようにキャビティ11内の粉末材料10を粉末成形体50になるまで加圧・圧縮するときの各下パンチ3a〜3c及び上パンチ4の移動速度(ダイス2に対する相対的な移動速度)は、各下パンチ3a〜3cの移動速度と上パンチ4の移動速度との比率が一定となるように制御される。
【0040】
上記のようにして、キャビティ11内に粉末成形体50が得られた後には、各横ピン8,9がそれぞれキャビティ11内から後退されて、それぞれピン穴6,7内に戻される。そして、さらに上パンチ4を上動させてダイ孔1内から抜脱した後、ダイス2を下パンチ3a〜3cに対して下動させることにより、粉末成形体50がダイ孔1内から取り出される。
【0041】
以上のようにして、本実施形態によれば、ダイ孔1内に充填される粉末材料10の密度分布を均一的なものとしながら、横ピン8,9を挿入した状態のキャビティ11を形成することができるため、該キャビティ11内の粉末材料10を加圧・圧縮してなる粉末成形体50の密度分布も均一的なものとすることができ、貫通した横穴54を有する良質の粉末成形体50を製造することができる。
【0042】
次に、本発明の第2実施形態を図6〜図10を参照して説明する。図6は本実施形態で製造する粉末成形体を示す斜視図及び縦断面図、図7〜図10は図6の粉末成形体の製造工程を説明するための断面図である。
【0043】
図6において、同図(a)は本実施形態で製造する粉末成形体60の斜視図、同図(b)は同図(a)のII−II線断面による粉末成形体60の縦断面図である。これらの図に示すように、本実施形態で製造する粉末成形体60は、前記第1実施形態における粉末成形体60と同様、3つの垂直姿勢の方形状の板部61,62,63を重合したような外形状をなし、それらの板部61,62,63の下端面により、粉末成形体60の下端部に段差が形成されている。
【0044】
一方、本実施形態における粉末成形体60では、板部61,62の上端面は面一にそろえられる一方、板部63の上端面は、板部61,62の上端面と段差を有している。
【0045】
また、本実施形態の粉末成形体60は、例えば板部61の表面(粉末成形体60の側面)から板部62にかけてそれらの板部61,62の法線方向(水平方向)に延在するめくら穴状の横穴64を有する。この横穴64は、その開口端側の端部が、比較的、横断面積の大きい大径部64aとなっており、この大径部64aよりも内奥側の部分は、該大径部64aよりも横断面積が小さい小径部64bとなっている。つまり、横穴64は、前記第1実施形態の粉末成形体50の横穴左半部Aと同様の形状をなし、大径部64aと小径部64bとの境界部分にその全周にわたって段差を有している。
【0046】
次に、この粉末成形体60の製造に用いる装置を図7(a)を参照して説明する。本実施形態で粉末成形体60の製造に用いる装置は、図7(a)に示すように、粉末成形体60の外周形状(垂直面形状)に沿った形状で上下方向に貫通したダイ孔12を有するダイス13と、このダイス13のダイ孔12にその下方から挿入される3個の下パンチ14a,14b,14cと、これらの各下パンチ14a,14b,14cに対向してダイ孔12にその上方から挿入される2個の上パンチ15a,15bとを具備する。
【0047】
ダイス13は、前記第1実施形態におけるダイス2(図2参照)からピン穴7及び横ピン9を除去したような構造となっており、ダイ孔12にその側方(下パンチ14a側の側方)から連通するピン穴16が水平方向(横方向)に穿設され、このピン穴16に粉末成形体60の横穴64を形成するための横ピン17が摺動自在に挿入されている。
【0048】
この場合、横ピン17は、粉末成形体60の横穴64の形状に対応して、その本体部が横穴64の大径部64aと同一の横断面形状の大径部17aとなっていると共に、該大径部17aの先端面から、横穴64の小径部64bと同一の横断面形状の小径部17bが突出され、大径部17aと小径部17bとの間の境界分は、その全周にわたって段差を有している。そして、横ピン17は、ピン穴16の先端部まで挿入され、その小径部17bの先端面がダイ孔12の側壁面と同一面上に存する状態でダイ孔12に臨んでいる。
【0049】
下パンチ14a〜14cのうち、下パンチ14a,14bは、上パンチ15aとの間でそれぞれ前記粉末成形体60の板部61の部分、板部62の部分を成形するためのものであり、下パンチ14cは、上パンチ15bとの間で、粉末成形体60の板部63の部分を成形するためのものである。そして、各下パンチ3a〜5aの上面(成形面)は、それぞれ、粉末成形体60の各板部61〜63の下端面の形状に形成されている。また、上パンチ15a,15bのうち、上パンチ15aの下面(成形面)は、粉末成形体60の板部61,62の部分の上端面に対応して、平坦面に形成され、上パンチ15bの下面(成形面)は、粉末成形体60の板部63の上端面の形状に形成されている。
【0050】
尚、前記第1実施形態における装置と同様、下パンチ14a〜14cのうちの一つ、例えば下パンチ14aは、装置に固定されており、他の下パンチ14b,14c、ダイス13、及び各上パンチ15a,15bがそれぞれ図示しないアクチュエータを介して上下動可能とされている。また、横ピン17も、図示しないアクチュエータを介して横方向に移動可能とされている。そして、各パンチ14b,14c,15a,15bやダイス13の上下動や、前記横ピン17の移動は、図示しないコンピュータにより制御される。
【0051】
以上のような装置を用いて、粉末成形体60は次のように製造される。
【0052】
まず、図7(a)に示すように、下パンチ14a〜14cをそれぞれ、ダイ孔12の上端開口面から所定の深さ位置に移動させた状態で、粉末成形体60を製造するために必要な全量の粉末材料のうちの一部の所定量の粉末材料10(初期投入粉末材料10a)を、ダイ孔12にその上方から投入し、ダイ孔12の上端開口面まで充填する。
【0053】
このとき、ダイ孔12内には、横ピン17が突出されていないので、初期投入粉末材料10aは、均一的な密度分布でダイ孔12内に充填される。
【0054】
次いで、前記第1実施形態の場合と同様にして、ダイス13を、下パンチ14a〜14cに対して所定の移動量、上動させ、図7(b)に示すように横ピン17の大径部17aの下端面を初期投入粉末材料10aの上面よりも若干上側に位置させる。
【0055】
さらに、図8(a)に示すように、横ピン17を、ダイ孔12内の所定の位置まで前進させ、ダイ孔12内に粉末成形体60の横穴64を形成するための横ピンを構成する。このとき、ダイ孔12内の初期投入粉末材料10aは、横ピン17には接触せず、均一的な密度分布状態が維持される。
【0056】
尚、横ピン17を上記のようにダイ孔12内に挿入する前に、初期投入粉末材料10aの上面と横ピン17の大径部17aの下端面とがほぼ同じ高さ位置になるようにダイス13と下パンチ14a〜14cの位置関係を調整しておき、横ピン17をダイ孔12に挿入したときに、同時に横ピン17の大径部17aの下端面が初期投入粉末材料10aの上面に接触するようにしてもよい。
【0057】
次いで、ダイス13を下パンチ14a〜14cに対して若干下動させ、図8(b)に示すように、横ピン17の小径部17bの下面部に初期投入粉末材料10aの上面部を接触させる。このとき、横ピン17の大径部17aのダイ孔12内の部分の下面部も初期投入粉末材料10aに接触するので、横ピン17のダイ孔12内の部分の全体の下面部が初期投入粉末材料10aの上面部に接触する。
【0058】
尚、この場合、横ピン17の大径部17aの下面部は、初期投入粉末材料10aの上面から内部側に埋め込まれるようにして該初期投入粉末材料10aに接触するが、この接触は初期投入粉末材料10aの表層部において行なわれるため、前記第1実施形態の場合と同様、横ピン17の大径部17aとこれの下方に存する下パンチ14aとの間で初期投入粉末材料10aが圧縮されることは基本的にはない。従って、初期投入粉末材料10aは、その密度分布状態が均一的に保持される。
【0059】
次いで、図9(a)に示すように、ダイ孔12の上方から、粉末成形体60の製造に要する残余の粉末材料10(後投入粉末材料10b)をダイ孔12内に投入し、ダイ孔12の上端開口面の位置まで充填する。
【0060】
このとき、前記第1実施形態の場合と同様、横ピン17の下側には、既に初期投入粉末材料10aが横ピン17の下面部の全体に接触した状態で充満されているため、後投入粉末材料10bは、初期投入粉末材料10aがダイ孔1内に投入されたときの状態とほぼ同一の状態で、横ピン17及び初期投入粉末材料10aの上側に堆積して充填される。従って、後投入粉末材料10bも、初期投入粉末材料10aと同じように均一的な密度分布でダイ孔12内に充填される。
【0061】
次いで、ダイス13を若干、下パンチ14a〜14cに対して上動させると共に、各上パンチ15a,15bをダイ孔12に向かってその上方から一斉に下動させ、図9(b)に示すように、各上パンチ15a,15bをダイ孔1の上端開口面の位置で、粉末材料10(後投入粉末材料10b)の上面に非加圧状態で接触させる。これにより、ダイ孔12内には、下パンチ14a〜14c及び上パンチ15a,15bの間に横ピン17が挿入された状態のキャビティ18が形成されると共に、このキャビティ18内に粉末材料10が均一的な密度状態で密封される。
【0062】
次に、下パンチ14a,14b、上パンチ15a及びダイス13の位置関係を保持し、且つ、下パンチ14cとこれに対向する上パンチ15bとの間隔を維持したまま、下パンチ14c及び上パンチ15bを、キャビティ18内の粉末材料10の加圧・圧縮を開始する際の位置として図10(a)に示すようにあらかじめ定めた初期位置に移送する。このとき、下パンチ14cと上パンチ15bとの間の粉末材料10は、横ピン17に対して移動することとなるものの、両パンチ14c,15bの間には、横ピン17が存在しないので、上記の移送に際してそれらの下パンチ14c及び上パンチ15b間の粉末材料10の密度分布が不均一になることはない。
【0063】
尚、下パンチ14a,14b、上パンチ15a及びダイス13の位置関係は、上述のように図9(a)の位置関係に保持されるので、下パンチ14a,14bと、上パンチ15aとの間の粉末材料10の密度分布も、均一な状態に維持される。
【0064】
その後、各下パンチ14a〜14cをダイス13に対して一斉に相対的に上動させると共に、各上パンチ15a,15bを一斉にダイス13に対して相対的に下動させて、キャビティ18内の粉末材料10を粉末成形体60の形状になるまで加圧・圧縮し、図10(b)に示すようにキャビティ18内に粉末成形体60を得る。このとき、キャビティ18に挿入されている横ピン17により粉末成形体60のめくら穴状の横穴64が形成される。
【0065】
尚、キャビティ18内の加圧・圧縮に際して、下パンチ14a,14bの移動速度(ダイス13に対する相対的な移動速度)と、これらの下パンチ14a,14bに対向する上パンチ15aの移動速度(ダイス13に対する相対的移動速度)とは、それらの比率が一定になるように制御される。同様に、下パンチ14cのダイス13に対する相対的移動速度と、上パンチ15bのダイス13に対する相対的移動速度とは、それらの比率が一定になるように制御される。
【0066】
また、上記のようにして、キャビティ18内に粉末成形体60が得られた後には、横ピン17がキャビティ18内から後退されて、ピン穴16内に戻され、さらに上パンチ15a,15bを上動させてダイ孔12内から抜脱した後、ダイス2を下パンチ14a〜14cに対して下動させることにより、粉末成形体60がダイ孔12内から取り出される。
【0067】
以上のようにして、本実施形態によれば、ダイ孔12内に充填される粉末材料10の密度分布を均一的なものとしながら、横ピン17を挿入した状態のキャビティ18を形成することができるため、該キャビティ18内の粉末材料10を加圧・圧縮してなる粉末成形体60の密度分布も均一的なものとすることができ、めくら穴状の横穴64を有する良質の粉末成形体60を製造することができる。
【0068】
尚、以上説明した第1及び第2実施形態では、粉末成形体の横穴が段差を有するものを示したが、横穴の側壁が横穴の軸心方向に直線的に延在するような横穴(例えば単なる円柱状の横穴等、横穴の横断面が該横穴の全長にわたって同一であるような横穴)であってもよい。この場合には、該横穴を形成するための横ピンをダイ孔内に挿入する前に、最初に投入する粉末材料(初期投入粉末材料)の上面の高さ位が横ピンの下端面の高さ位置と略同一の位置に存するようにしておき、横ピンをダイ孔に挿入したときに、同時に該横ピンの下端面が粉末材料の上面に接触するようにしてもよい。
【0069】
また、前記第1及び第2実施形態では、複数下パンチを用いる多段成形を行なうものを例示したが、製造しようとする粉末成形体の形状によっては、上パンチや下パンチは、単一構造のものであってもよい。
【0070】
また、特に、前記第1実施形態では、粉末成形体50の横穴54を形成するための一対の横ピン8,9は、粉末成形体50の横穴54をその小径部54cの中央部で分割したような形状のものとしたが、例えば横穴54の小径部54cと、大径部54a又は54bの間の境界位置で横穴54を分割したような形状とし、横穴54の小径部54cを形成する部分を一方の横ピン側にのみ設けるようにしてもよい。
【0071】
また、特に、前記第2実施形態では、めくら穴状の横穴64を有する粉末成形体60に関して、その上端面に段差を有するものを例にとって説明したが、めくら穴状の横穴を有する粉末成形体の上端面の全体が第1実施形態の粉末成形体50と同様に平坦面である場合には、上パンチは、単一構造のものでよいと共に、前記図10(a)に示したように上パンチ及び下パンチをダイスに対して移送する工程が不要となり、前記第1実施形態の場合と同様の手順でめくら穴状の横穴を有する粉末成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を適用して製造する粉末成形体の一例を示す斜視図及び縦断面図。
【図2】図1の粉末成形体の製造工程を説明するための断面図。
【図3】図1の粉末成形体の製造工程を説明するための断面図。
【図4】図1の粉末成形体の製造工程を説明するための断面図。
【図5】図1の粉末成形体の製造工程を説明するための断面図。
【図6】本発明の第2実施形態を適用して製造する粉末成形体の一例を示す斜視図及び縦断面図。
【図7】図6の粉末成形体の製造工程を説明するための断面図。
【図8】図6の粉末成形体の製造工程を説明するための断面図。
【図9】図6の粉末成形体の製造工程を説明するための断面図。
【図10】図6の粉末成形体の製造工程を説明するための断面図。
【符号の説明】
1,12…ダイ孔、2,13…ダイス、3a〜3c,14a〜14c…下パンチ、4,15a,15b…上パンチ、8,9,17…横ピン、10…粉末材料、11,18…キャビティ、50,60…粉末成形体、54,64…横穴。
Claims (1)
- 横穴を有する粉末成形体であり、前記横穴が少なくともその下面部に上下方向の段差を有する粉末成形体を粉末材料の加圧成形により製造する方法であって、
ダイスに上下方向に貫設されたダイ孔にその下方から下パンチを挿入した状態で、前記粉末成形体の加圧成形に要する粉末材料のうちの一部の所定量の材料粉末を該ダイ孔に投入する第1工程と、
前記横穴の形状を有する横ピンを前記ダイ孔の側方から該ダイ孔内に挿入し、該横ピンの下面部を前記ダイ孔内に粉末材料の上面部に略接触させる第2工程と、
前記ダイ孔に前記粉末成形体の加圧成形に要する残余の粉末材料を該ダイ孔に投入する第3工程と、前記ダイ孔にその上方から上パンチを挿入し、該上パンチと前記下パンチとの間で該ダイ孔内に前記粉末材料が充填されたキャビティを形成する第4工程と、
前記上パンチ及び下パンチとの間で前記キャビティ内の材料粉末を加圧・圧縮して、該キャビティ内に前記粉末成形体を得る第5工程とを備え、
前記第2工程は、前記ダイ孔内の材料粉末の上面部が前記横ピンの最下面以下の高さ位置に存するように前記下パンチを前記ダイスに対して移動させた状態で前記横ピンを前記ダイ孔内に挿入する工程と、該挿入後に、前記下パンチをダイスに対して上動させて、前記横ピンの下面部全体を前記ダイ孔内の粉末材料の上面部に接触させる工程とから成ることを特徴とする粉末成形体の製造方法。
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