JP4786323B2

JP4786323B2 - 成形用金型構造

Info

Publication number: JP4786323B2
Application number: JP2005356266A
Authority: JP
Inventors: 清幸久保田; 満乾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: JP2007160315A

Description

本発明は、分割型の成形用金型の構造に関する。

多くの成形用金型は、該成形用金型のうち摩耗・消耗しやすい部分や、頻繁に形状変更される部分等のメンテナンスを安価に行ったり、成形品の設計変更に柔軟に対応したり、成形品の形状精度を安定させたりするために、いくつかのブロックに分割して製作し組み立てる形式の、いわゆる「分割型」とされる。

分割型の成形用金型は、例えば、金型を金型本体と、該金型本体に嵌設される入れ子とに分割して構成されるものや、金型を金型本体と、該金型本体に嵌設される入れ子と、該入れ子に嵌設される入れ子とに分割して構成されるものなどがある。

また、成形用金型には、成形品を金型から離型する際に、成形品と金型とを引き離すための押出ピンが備えられる。例えば、特許文献１に記載のように、入れ子又は金型本体に押出ピン挿通孔が設けられ、該押出ピン挿通孔に押出ピンが挿設される。そして、押出ピンは前記押出ピン挿通孔を摺動して金型のキャビティに対して近接・遠退することができる。

分割型の成形用金型の場合、入れ子や金型本体などの金型構成部材同士の間に押出ピン挿通孔を設けると、金型構成部材の形状精度や、金型構成部材の組立精度等によって、前記押出ピン挿通孔の形状が変化し、成型品にバリが生じたり、押出ピンが摺動する際にカジリが生じたりすることがある。
そこで、これらの不具合を防止するために、従来、押出ピン挿通孔は入れ子や金型本体等の金型構成部材のいずれかに含まれるように設けられる。さらに、成型品形状に支障がなく、且つ、分割面が複雑とならないように金型が分割される。
上述のように、金型の分割面の配置や金型の分割形状に制約を受けて、金型の分割面が設計されることによって、入れ子が大型化してしまうこととなる。
特開２０００−２２５４５２号公報

入れ子は、細くて割れやすい形状の部分や、複雑な形状の部分など、金型の中でも特に摩耗・消耗・溶損・破損などの取り替えが必要な不具合が発生しやすい部分に用いられる場合があり、このような入れ子は頻繁に取り替える必要がある。

例えば、図８及び図９に示すように、近接する二つの凸部５２ａ・５２ａ間に押出ピン挿通孔を設ける場合には、入れ子５２又は金型本体の分割面（境界面）と、押出ピン７・７・７の摺動面とを重複させないために、二つの凸部５２ａ・５２ａと押出ピン挿通孔とこれらの周囲を含む部分がブロック状の入れ子５２として構成される。
このうち、一つの凸部５２ａに不具合が発生した場合に、不具合の発生等により取り替えが必要な前記凸部５２ａとその周囲を含んだブロック状の入れ子５２全体を取り替えることとなる。つまり、取り替えの必要のない部分まで含めて、取り替えなければならない。
これに加え、上記背景技術に記載の通り、入れ子は大型化する傾向があるので、入れ子の取り替えや、入れ子の製造に係る費用が増大してしまう。

そこで、本発明では、金型を複数の金型構成部材に分割して製作し組み立てる形式の成形用金型の構造であって、金型の分割位置や分割形状の自由度を向上させることのできるものを提案する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、金型を複数の金型構成部材に分割して構成する成形用金型構造であって、少なくとも一部の分割面にて互いに接合される一対の金型構成部材のうち、何れか一方の金型構成部材の前記分割面近傍に、押出ピンが挿通される押出ピン挿通部を備え、前記一方の金型構成部材の前記分割面における、前記押出ピンの軸方向と略直交する断面の形状は、前記押出ピン挿通部を備えた部分については、前記押出ピン挿通部の形状に沿った形状に形成され、前記押出ピン挿通部を備えた部分以外の部分については、一方又は他方の金型構成部材に形成される成形部の形状に沿った形状に形成され、前記一方の金型構成部材に備えられる前記押出ピン挿通部は、前記成形部の外周線よりも外周側に配置されるものである。

請求項２においては、前記一対の金型構成部材のうち、何れか一方の金型構成部材が入れ子であり、他方の金型構成部材が金型本体又は入れ子であるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、金型の分割位置に押出ピン挿通部が存在しても、分割されるいずれかの金型構成部材に押出ピン挿通部が含まれるように押出ピン挿通部の形状に沿って突出させるので、所望の位置又は最適な位置にて金型を分割して金型構成部材の無用な巨大化を避けることができる。
また、押出ピン挿通部はいずれかの金型構成部材に含まれるので、動作不良を起こすことはない。

請求項２においては、消耗や設計変更などにより頻繁な取り替えが必要な金型の一部を金型構成部材である入れ子として分割しようとする場合に、取り替え不要な部分を含まずに、消耗し易い金型の一部のみを入れ子として構成することができるので、入れ子の取り替えを安価に行うことができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る入れ子と金型本体から成る成形用金型の平面図、図２は図１におけるＸ−Ｘ矢視断面図、図３は入れ子と金型本体の構造を示す斜視図、図４は入れ子の平面図、図５は基部の断面形状を説明するための入れ子の平面図、図６は入れ子と金型本体の構造の別実施例を示す斜視図、図７は入れ子と金型本体の構造の別実施例を示す斜視図である。
図８は従来の入れ子を設けた成形用金型の平面図、図９は図８におけるＹ−Ｙ矢視断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施例に係る成形用金型５は、複数の金型構成部材を組み立てて成る分割型の成形用金型である。そして、前記成形用金型５には、金型構成部材を組み立てたときに、一の金型構成部材の分割面の少なくとも一部が、他の金型構成部材の分割面の少なくとも一部と接合される、一対の金型構成部材を具備する。
そして、前記成形用金型５では、前記一対の金型構成部材の接合される分割面の近傍において、成形品離型時に成形品を押し出す押出ピン７が配置される。そして、前記一対の金型構成部材のうち、何れか一方の金型構成部材に、前記押出ピン７が内挿される押出ピン挿通部としての押出ピン挿通孔２２が設けられる。

本実施例においては、少なくとも一部の分割面が組立時に接合される一対の金型構成部材のうち、一方の金型構成部材を入れ子９とし、他方の金型構成部材を金型本体８としている。
但し、前記金型構成部材は、金型本体、入れ子又は中子の何れかとすることができる。

図１及び図２に示すように、成形用金型５には、分割構成に適した成形部１０・１０が存在し、該成形部１０・１０の周辺は、キャビティ６における狭小部Ｎ・・Ｎとなるため、該キャビティ６で成形された成形品を成形用金型５から離型する際に用いる押出ピン７・７が、該成形部１０・１０の近傍に設けられる。

上述の成形用金型５では、前記成形部１０・１０が金型構成部材である入れ子９・９と、該入れ子９・９が嵌設される金型構成部材である金型本体８とに、分割した構成とされる。前記入れ子９の分割面９Ｆと、前記金型本体８の分割面８Ｆとは、組立時には、少なくとも一部において接合される。
なお、前記「分割面」とは、金型構成部材が、組立時に他の金型構成部材と接合される（対峙する）面であって、金型構成部材同士の境界に位置する。

図３に示すように、前記入れ子９は、成形部１０と基部２０とが一体的に構成されて成る。
前記成形部１０は、入れ子９のうち、キャビティ６を形成する部分であって、その大きさや形状は成形用金型５にて成形される成形品の形状により定まるものであり、本実施例の場合、成形品に狭小な凹部を形成するための凸部に形成される。

また、前記基部２０は、入れ子９のうち、金型本体８に埋設される部分であって、柱状体に形成される。基部２０の外周面が、入れ子９の分割面９Ｆである。
前記基部２０である柱状体の形状について、以下に説明する。但し、説明の便宜のために、押出ピン７の軸方向を上下方向とし、図４を入れ子９の平面図とする。

図４及び図５に示すように、平面視において、成形部１０と基部２０との境界の外周線Ｌ₀から適宜幅の接続代Ｄ₁だけ外周側にセットバックした線を、基本外周線Ｌ₁とする。但し、前記接続代Ｄ₁を設ける場合、入れ子９の外周形状を不要に拡大しない程度の大きさとすることが、入れ子９を小さく構成するために望ましい。
本実施例においては、成形部１０と基部２０との境界の外周線Ｌ₀と基本外周線Ｌ₁との間には、平面視において略一定幅の接続代Ｄ₁が設けられている。

また、平面視において、成形部１０と基部２０との境界の外周線Ｌ₀よりも外周側に、押出ピン７の配置を決定し、該押出ピン７を内挿可能な押出ピン挿通孔２２の内周線（以下、「挿通孔内周線Ｌ₂」とする）を決定する。そして、前記挿通孔内周線Ｌ₂の外周側に適当な補強代Ｄ₂だけセットバックした線を、孔形成部外周線Ｌ₃とする。
前記挿通孔内周線Ｌ₂と孔形成部外周線Ｌ₃との間の補強代Ｄ₂は、押出ピン７の摺動圧による割れや、成形割れ等が発生しない大きさであって、入れ子９の外周形状を不要に拡大しない大きさとすることが望ましい。

そして、前記基本外周線Ｌ₁と、孔形成部外周線Ｌ₃とにより囲まれる範囲の外周線を、滑らかに繋いで、基部２０全体の外周線（以下、「基部外周線Ｌ₄」とする）が定められる。
前記基部外周線Ｌ₄と、挿通孔内周線Ｌ₂・Ｌ₂とに囲まれた形状が、前記基部２０を構成する柱状体の平断面形状となる。但し、図５においては省略するが、詳細には、入れ子９の内部には冷媒を導通させる冷却回路が形成されるため、基部２０の断面形状には図２に示される冷却回路１３が表れる。

上述のようにして、入れ子９の基部２０の外周形状は、平面視において、成形部１０と基部２０との境界の外周線Ｌ₀に基づいて定められる基本外周線Ｌ₁に包囲される範囲と、孔形成部外周線Ｌ₃に包囲される範囲とを少なくとも包含し、基部２０の断面積がなるべく小さくなるように決定される。

そして、上述のように入れ子９の形状が定められる結果、該入れ子９の分割面９Ｆ近傍に、押出ピン挿通孔２２・２２が配置され、該分割面９Ｆの前記押出ピン挿通孔２２・２２を設けた部分の平断面（押出ピン７の軸方向と略直交する断面）形状は、該分割面９Ｆに接続される他の金型成形部材である金型本体８側に、押出ピン挿通孔２２の外周形状に沿って突出したものとなる。
つまり、入れ子９の分割面９Ｆの形状は、成形部１０と基部２０と境界の外周形状により定まる基本外周部Ｆ₀と、該基本外周部Ｆ₀から押出ピン挿通孔２２の形状に沿って金型本体８側へ突出した挿通孔形成部Ｆ₁・Ｆ₁とで成る。
ここで、前記入れ子９を後述する金型本体８の入れ子嵌設部３１に嵌設した状態において、前記分割面９Ｆの基本外周部Ｆ０の部分は、前記分割面８Ｆの前記基本外周線Ｌ₁の部分に対向し、前記分割面９Ｆの挿通孔形成部Ｆ₁・Ｆ₁の部分は、前記分割面８Ｆの前記孔形成部外周線Ｌ₃の部分に対向することになる。

一方、図１乃至図３に示すように、前記金型本体８には、前記入れ子９を嵌設するための入れ子嵌設部３１が設けられる。前記入れ子嵌設部３１の内周面は、金型本体８の分割面８Ｆである。
入れ子嵌設部３１は、金型本体８のキャビティ形成面３２に開口する孔（又は穴）であって、入れ子９の基部２０の外周形状と略同一形状、且つ、入れ子９の基部２０の高さと略同一深さの孔に形成される。

なお、前記金型本体８は、金型本体、入れ子又は中子のいずれかの金型構成部材とすることができる。
例えば、上記、入れ子９を金型本体８に設ける構成の他に、入れ子９を他の入れ子に設ける構成、入れ子９を中子に設ける構成等に、本発明に係る成形用金型構造を適用させることができる。

なお、図６に示すように、成形用金型５において、接続される金型本体８の分割面８Ｆと入れ子９の分割面９Ｆの近傍に押出ピン挿通孔２２が配置される場合、押出ピン挿通孔２２を金型本体８側に設けることもできる。

この場合、入れ子９の分割面９Ｆの形状は、成形部１０と基部２０と境界の外周形状により定まる基本外周部Ｆ₀で成る。また、金型本体８の分割面８Ｆの形状は、平面視において、押出ピン挿通孔２２が設けられる部分が、該押出ピン挿通孔２２の形状に沿って入れ子９側へ突出したものとなる。

また、図７に示すように、成形用金型５において、接続される金型本体８の分割面８Ｆと入れ子９の分割面９Ｆの近傍に複数の押出ピン挿通孔２２が配置される場合、一つの押出ピン挿通孔２２を金型本体８側に、他の押出ピン挿通孔２２を入れ子９側に設けることもできる。

この場合、入れ子９の分割面９Ｆの形状は、成形部１０と基部２０と境界の外周形状により定まる基本外周部Ｆ₀と、該基本外周部Ｆ₀に連続して押出ピン挿通孔２２の形状に沿って金型本体８側へ突出した挿通孔形成部Ｆ₁とで成る。
また、金型本体８の分割面の形状は、押出ピン挿通孔２２が設けられる部分において、該押出ピン挿通孔２２の形状に沿って入れ子９側へ突出したものとなる。

上述の図６又は図７に示す例のように、金型本体８側に押出ピン挿通孔２２を設ける場合には、入れ子９のみに押出ピン挿通孔２２を設ける場合と比較して、入れ子９の基部２０の断面積を低減させることができる。
但し、入れ子９の内部に冷却回路１３が設けられる場合には、入れ子９の基部２０の断面積を低減することによって、該入れ子９の強度を確保することが困難となることも想定される。

よって、成形用金型５において、接続される金型本体８の分割面８Ｆと入れ子９の分割面９Ｆの近傍に複数の押出ピン挿通孔２２が配置される場合、入れ子９の内部に冷却回路１３が形成されていないときは、押出ピン挿通孔２２は、金型本体８又は入れ子９の何れかに設けることが可能であり、また、入れ子９の内部に冷却回路１３が形成されて該入れ子９に十分な強度が確保されないときは、押出ピン挿通孔２２は入れ子９側に設ける必要があるということとなる。
尚、前記冷却回路１３に関し、図２に示す構成では、金型本体８、及び、入れ子９に一連の流路を直接形成することで、前記冷却回路１３が構成されることとしたが、この他、細い冷却回路を構成する一般的な形態、即ち、前記金型本体８、及び、入れ子９に形成した穴に、冷却回路を構成するピンや、パイプなどを挿入する形態により、前記冷却回路１３を構成することとしてもよい。

上述のように、本発明に係る成形用金型５では、金型の分割位置に押出ピン挿通部（押出ピン挿通孔２２）が存在しても、分割されるいずれかの金型構成部材（入れ子９又は金型本体８）に押出ピン挿通部が含まれるように該押出ピン挿通部の形状に沿って、他側の金型構成部材（入れ子９又は金型本体８）側へ突出させるので、所望の位置又は最適な位置にて金型を分割して金型構成部材の無用な巨大化を避けることができる。つまり、金型の分割位置又は分割形状の自由度を高めることができる。
また、押出ピン挿通孔２２は、分割されるいずれかの金型構成部材に含まれ、分割面に表れないので、動作不良を防止することができる。

また、上記実施例のように、消耗や設計変更などにより頻繁な取り替えが必要な金型の一部を金型構成部材である入れ子として分割しようとする場合に、取り替え不要な部分を含まずに、消耗し易い金型の一部のみを入れ子として構成することができる。この場合、取替不要である余分な部分を含まないので、入れ子の製造に係るコストを、従来と比較して低減することができる。特に、入れ子の分割面の平断面形状をできるだけ小さくなるように該入れ子の形状を決定すれば、入れ子に係るコストを低減させることができ、入れ子の取り替えを安価に行うことができる。

本発明の一実施例に係る入れ子と金型本体から成る成形用金型の平面図。図１におけるＸ−Ｘ矢視断面図。入れ子と金型本体の構造を示す斜視図。入れ子の平面図。基部の断面形状を説明するための入れ子の平面図。入れ子と金型本体の構造の別実施例を示す斜視図。入れ子と金型本体の構造の別実施例を示す斜視図。従来の入れ子を設けた成形用金型の平面図。図８におけるＹ−Ｙ矢視断面図。

５成形用金型
６キャビティ
７押出ピン
８金型本体（金型構成部材）
９入れ子（金型構成部材）
１０成形部
２０基部
２２押出ピン挿通孔
３１入れ子嵌設部

Claims

金型を複数の金型構成部材に分割して構成する成形用金型構造であって、
少なくとも一部の分割面にて互いに接合される一対の金型構成部材のうち、何れか一方の金型構成部材の前記分割面近傍に、押出ピンが挿通される押出ピン挿通部を備え、
前記一方の金型構成部材の前記分割面における、前記押出ピンの軸方向と略直交する断面の形状は、前記押出ピン挿通部を備えた部分については、前記押出ピン挿通部の形状に沿った形状に形成され、前記押出ピン挿通部を備えた部分以外の部分については、一方又は他方の金型構成部材に形成される成形部の形状に沿った形状に形成され、
前記一方の金型構成部材に備えられる前記押出ピン挿通部は、前記成形部の外周線よりも外周側に配置される、
ことを特徴とする成形用金型構造。
前記一対の金型構成部材のうち、何れか一方の金型構成部材が入れ子であり、他方の金型構成部材が金型本体又は入れ子であることを特徴とする、
請求項１に記載の成形用金型構造。