JP4820281B2

JP4820281B2 - Compaction mold apparatus and compaction molding method using the same

Info

Publication number: JP4820281B2
Application number: JP2006347552A
Authority: JP
Inventors: 武史辰巳; 正夫川田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2026-12-25
Also published as: JP2008155259A

Description

本発明は、粉末材料を圧縮して歯車部品を圧粉成形するための圧粉成形金型装置及びそれを用いた圧粉成形方法に関する。
The present invention relates to a compacting mold apparatus for compacting a powder material to compact a gear part and a compacting method using the compacting mold apparatus.

従来から、金属、セラミックス等の粉末材料を金型内で加圧成形した圧粉成形体を焼結することにより、所望の形状を有する焼結成形体を得ることが行われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a sintered compact having a desired shape has been obtained by sintering a green compact obtained by pressing a powder material such as metal or ceramics in a mold.

本出願人は、特許文献１において、はすば歯車を圧粉成形する際、得られる圧粉成形体の上下方向（加圧方向）の密度を均一化するため、圧粉成形の後半の段階でフローティングダイを強制的に降下させる強制作動機構を設けた圧粉成形金型装置を提案している。 In the patent document 1, the applicant of the present invention, when compacting a helical gear, in order to equalize the density in the vertical direction (pressing direction) of the compacted product obtained, the latter half of compacting. Has proposed a compacting die device with a forced operation mechanism for forcibly lowering the floating die.

さらに、特許文献２において、円盤部の外周に歯車部が形成されると共に、中央にボス部が形成された歯車部品を圧粉成形する際に、外側の円盤部から内側のボス部へと材料粉末が供給されるように圧粉成形を行い、ボス部での密度を要求レベルまで高めるための圧粉成形方法を提案している。 Furthermore, in Patent Document 2, when a gear part having a gear part formed on the outer periphery of the disk part and a boss part at the center is compacted, the material from the outer disk part to the inner boss part is used. We have proposed a compacting method for compacting so that powder is supplied and increasing the density at the boss to the required level.

特許３０５９４０６号公報Japanese Patent No. 3059406 特許３５５４４４３号公報Japanese Patent No. 3554443

ところで、上記のように、円盤部の外周に歯車部が形成され、中央にボス部が形成された歯車部品では、使用時に最も負荷が生じる部分であるボス部の強度を向上させるため、圧粉成形時、ボス部から円盤部への材料粉末の流出による該ボス部での粉末材料密度の低下を防止する必要がある。 By the way, as described above, in the gear part in which the gear part is formed on the outer periphery of the disk part and the boss part is formed in the center, in order to improve the strength of the boss part which is the part where the load is most generated during use, At the time of molding, it is necessary to prevent a decrease in the powder material density at the boss portion due to the outflow of the material powder from the boss portion to the disk portion.

この場合、上記従来の技術では、前記ボス部での粉末材料密度を向上させる圧粉成形方法については開示されているが、該圧粉成形方法を有効に実施できる圧粉成形金型装置についての具体的な構成についての開示は少ない。従って、このような圧粉成形を一層効率的に且つ確実に実行でき、ボス部での粉末材料密度を十分に高めることができる圧粉成形金型装置が希求されている。 In this case, in the above conventional technique, although a powder molding method for improving the powder material density at the boss portion is disclosed, a powder molding mold apparatus capable of effectively implementing the powder molding method is disclosed. There is little disclosure about the specific configuration. Accordingly, there is a need for a compacting mold apparatus that can perform such compacting more efficiently and reliably and can sufficiently increase the powder material density at the boss.

本発明は上記課題を考慮してなされたものであり、粉末材料を圧縮して歯車部品を圧粉成形する際に、ボス部での粉末材料密度を確実に高めることができ、該ボス部の強度を向上させることができる圧粉成形金型装置及びそれを用いた圧粉成形方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and when the gear material is compacted by compressing the powder material, the powder material density at the boss portion can be reliably increased. An object of the present invention is to provide a compacting mold apparatus capable of improving strength and a compacting method using the same.

本発明に係る圧粉成形金型装置は、円盤部の外周に歯車部が設けられ、前記円盤部の中央には前記歯車部より小径であり且つ前記円盤部よりも軸線方向に肉厚なボス部が設けられた歯車部品を圧粉成形するための圧粉成形金型装置であって、
前記円盤部を軸線方向で挟んで加圧成形する上パンチ及び下パンチと、
前記上パンチ及び前記下パンチの内周側に配置され、前記ボス部を軸線方向で挟んで加圧成形する上ボスパンチ及び下ボスパンチと、
前記下パンチを軸線方向にフローティング支持するフローティング機構と、
を備え、
前記下パンチは、前記円盤部を成形する下インナーパンチと、前記下インナーパンチの外周側に配置された下アウターパンチとを有し、
前記フローティング機構は、前記下インナーパンチをフローティング支持する下インナーパンチ用フローティング機構と、前記下アウターパンチをフローティング支持する下アウターパンチ用フローティング機構とを有し、
前記上パンチからの押圧力に対する前記フローティング機構の反発力は、前記上パンチと前記下インナーパンチにより前記円盤部を成形体に圧粉成形可能であり、且つ前記円盤部を圧粉成形した後は前記下インナーパンチ及び前記下アウターパンチが下降可能な反発力に設定され、
前記下インナーパンチが下降してストッパに当接することで下降停止した後に前記下アウターパンチがストッパに当接することで下降停止することを特徴とする。
The compacting mold apparatus according to the present invention is provided with a gear part on the outer periphery of the disk part, and a boss having a smaller diameter than the gear part and thicker in the axial direction than the disk part at the center of the disk part. A compacting mold apparatus for compacting a gear part provided with a portion,
An upper punch and a lower punch that are press-formed by sandwiching the disk portion in the axial direction;
An upper boss punch and a lower boss punch, which are disposed on the inner peripheral side of the upper punch and the lower punch, and press-molded by sandwiching the boss portion in the axial direction;
A floating mechanism for floatingly supporting the lower punch in the axial direction ;
With
The lower punch has a lower inner punch for forming the disk part, and a lower outer punch arranged on the outer peripheral side of the lower inner punch,
The floating mechanism has a floating mechanism for a lower inner punch for floatingly supporting the lower inner punch, and a floating mechanism for a lower outer punch for floatingly supporting the lower outer punch,
The repulsive force of the floating mechanism with respect to the pressing force from the upper punch is capable of compacting the disk part into a compact by the upper punch and the lower inner punch , and after compacting the disk part. The repulsive force that allows the lower inner punch and the lower outer punch to descend ,
The lower outer punch is characterized that you stop falling by abutting the stopper after the lower inner punch is stopped down by contact with the stopper is lowered.

このような構成によれば、下パンチが高い耐荷重を有するフローティング機構により支持されるため、上パンチの下降による荷重に対して、下パンチが容易に下降してしまうことがない。このため、歯車部品のボス部の成形がなされる前に、円盤部の成形がほとんど完了に近い状態までなされることになり、すなわち、円盤部での粉末材料密度が先に向上する。従って、その後、ボス部が成形される段階において、ボス部を構成する粉末材料が円盤部側へと流動することが抑えられ、ボス部での粉末材料密度を十分に高めることができ、該ボス部の強度を向上させることができる。 According to such a configuration, since the lower punch is supported by the floating mechanism having a high load resistance, the lower punch is not easily lowered with respect to the load caused by the lowering of the upper punch. For this reason, before the boss portion of the gear part is formed, the disk portion is almost completely formed, that is, the powder material density in the disk portion is improved first. Therefore, after that, at the stage where the boss part is formed, the powder material constituting the boss part is restrained from flowing to the disk part side, and the density of the powder material at the boss part can be sufficiently increased. The strength of the part can be improved.

また、本発明に係る圧粉成形金型装置は、円盤部の外周に歯車部が設けられ、前記円盤部の中央には前記歯車部より小径であり且つ該円盤部よりも軸線方向に肉厚なボス部が設けられた歯車部品を圧粉成形するための圧粉成形金型装置であって、前記円盤部を軸線方向で挟んで加圧成形する上パンチ及び下パンチと、前記上パンチ及び前記下パンチの内周側に配置され、前記ボス部を軸線方向で挟んで加圧成形する上ボスパンチ及び下ボスパンチとを備え、前記下パンチよりも前記下ボスパンチの方が剛性の高い材質で構成されていることを特徴とする。 Further, the compacting mold apparatus according to the present invention is provided with a gear portion on the outer periphery of the disc portion, and has a smaller diameter at the center of the disc portion than the gear portion and is thicker in the axial direction than the disc portion. A compacting mold apparatus for compacting a gear part provided with a boss portion, wherein the upper punch and the lower punch are press-molded by sandwiching the disk portion in the axial direction, and the upper punch and An upper boss punch and a lower boss punch, which are arranged on the inner peripheral side of the lower punch and press-molded by sandwiching the boss portion in the axial direction, are composed of a material having higher rigidity than the lower punch. It is characterized by being.

この場合、前記下パンチを軸線方向にフローティング支持するフローティング機構を備えて構成することもできる。 In this case, a floating mechanism that supports the lower punch in the axial direction can be provided.

このような構成によれば、歯車部品の圧粉成形時、高密度化が要求されるボス部において、該ボス部を成形する下ボスパンチの歪みを、下パンチの歪みに比べて大幅に低減することができ、該ボス部での粉末材料密度を一層高めることができる。 According to such a configuration, distortion of the lower boss punch for forming the boss portion is greatly reduced compared to the distortion of the lower punch in the boss portion that requires high density when compacting the gear part. And the density of the powder material at the boss portion can be further increased.

さらに、前記フローティング機構を油圧シリンダ機構により構成すると、上パンチからの荷重に対して下パンチを十分な反発力によりフローティング支持することが可能となる。このため、圧粉成形時、ボス部よりも円周部での粉末材料密度を先に向上させることができ、ボス部から円盤部への材料粉末の流動を防止して、該ボス部での材料粉末密度の低下を容易に防止することができる。 Furthermore, if the floating mechanism is constituted by a hydraulic cylinder mechanism, the lower punch can be floatingly supported by a sufficient repulsive force against the load from the upper punch. For this reason, at the time of compaction molding, the powder material density at the circumferential part can be improved before the boss part, and the flow of material powder from the boss part to the disk part can be prevented, A decrease in the material powder density can be easily prevented.

さらにまた、前記下ボスパンチを超硬により構成すると、該下ボスパンチでの歪みを一層低減することができるため好ましい。 Furthermore, it is preferable that the lower boss punch is made of cemented carbide because distortion in the lower boss punch can be further reduced.

またさらに、前記ボス部の外周には前記円盤部の外周に設けられた前記歯車部よりも小径且つ軸線方向に肉厚なボス側歯車部が設けられ、前記歯車部品は２段歯車として構成される場合には、本発明に係る圧粉成形金型装置で圧粉成形することにより、使用時に一層の負荷がかかる２段歯車のボス側歯車を必要な強度まで容易に高めることができる。 Furthermore, a boss side gear portion having a smaller diameter and thicker in the axial direction than the gear portion provided on the outer periphery of the disk portion is provided on the outer periphery of the boss portion, and the gear component is configured as a two-stage gear. In this case, the boss side gear of the two-stage gear, which is further loaded during use, can be easily increased to the required strength by compacting with the compacting mold apparatus according to the present invention.

本発明によれば、下パンチが高い耐荷重を有するフローティング機構により支持されるため、上パンチの下降による荷重に対して、下パンチが容易に下降してしまうことがなく、歯車部品のボス部よりも先に円盤部での粉末材料密度を向上させることができる。従って、ボス部を構成する粉末材料が円盤部側へと流動することが抑えられ、ボス部での粉末材料密度を十分に高めることができる。 According to the present invention, since the lower punch is supported by the floating mechanism having a high load resistance, the lower punch is not easily lowered with respect to the load caused by the lowering of the upper punch. It is possible to improve the density of the powder material in the disk part earlier than that. Therefore, it is possible to suppress the powder material constituting the boss part from flowing to the disk part side, and the powder material density at the boss part can be sufficiently increased.

また、本発明によれば、歯車部品の圧粉成形時、歯車部品のボス部を成形する下ボスパンチの歪みを下パンチの歪みに比べて大幅に低減することができ、ボス部での粉末材料密度を一層高めることができる。 Further, according to the present invention, at the time of compacting the gear part, the distortion of the lower boss punch for forming the boss part of the gear part can be greatly reduced compared to the distortion of the lower punch, and the powder material at the boss part The density can be further increased.

以下、本発明に係る圧粉成形金型装置につき、それを用いて実施される圧粉成形方法との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
Hereinafter,-out powder molding die apparatus Nitsu according to the present invention, DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment in relation to the powder molding method is carried out using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings .

図１は、本発明の一実施形態に係る圧粉成形金型装置１０によって圧粉成形される歯車部品である２段ギア１００を示す斜視図である。図２は、図１に示す２段ギア１００を第２ギア部１０６側から見た斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a two-stage gear 100 that is a gear component that is compacted by a compacting mold apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the two-stage gear 100 shown in FIG. 1 as viewed from the second gear portion 106 side.

図１及び図２に示すように、２段ギア１００には、円盤部１０２の外周に第１ギア部（歯車部）１０４が設けられ、前記円盤部１０２の中央には第１ギア部１０４よりも小径のボス部１０５が突設され、該ボス部１０５の外周には第２ギア部（ボス側歯車部）１０６が設けられる。ボス部１０５及び第２ギア部１０６は、円盤部１０２及び第１ギア部１０４よりも軸線方向に肉厚とされ、歯幅が広い。 As shown in FIGS. 1 and 2, the two-stage gear 100 is provided with a first gear portion (gear portion) 104 on the outer periphery of the disc portion 102, and in the center of the disc portion 102 from the first gear portion 104. Also, a small-diameter boss portion 105 is projected, and a second gear portion (boss-side gear portion) 106 is provided on the outer periphery of the boss portion 105. The boss part 105 and the second gear part 106 are thicker in the axial direction than the disk part 102 and the first gear part 104, and have a wider tooth width.

さらに、第１ギア部１０４と第２ギア部１０６の間の円盤部１０２には、例えば、断面略楕円形状の中空部１０８ａ及び断面略矩形状の中空部１０８ｂが複数形成される。これら中空部１０８ａ、１０８ｂは、２段ギア１００の軽量化を図るためのものであり、省略することもできる。前記ボス部１０５には貫通孔１０９が設けられる。該貫通孔１０９は、２段ギア１００の回転軸が挿通される孔部である。 Further, the disk portion 102 between the first gear portion 104 and the second gear portion 106 is formed with, for example, a plurality of hollow portions 108a having a substantially elliptical cross section and a hollow portion 108b having a substantially rectangular cross section. These hollow portions 108a and 108b are for reducing the weight of the two-stage gear 100, and can be omitted. The boss portion 105 is provided with a through hole 109. The through hole 109 is a hole through which the rotation shaft of the two-stage gear 100 is inserted.

このような２段ギア１００は、例えば、自動二輪車のキックスタータを構成する歯車部品であり、この場合、前記第２ギア部１０６がキックギアとして用いられるため、第２ギア部１０６を含むボス部１０５には十分な強度が要求される。 Such a two-stage gear 100 is, for example, a gear part constituting a kick starter of a motorcycle. In this case, since the second gear portion 106 is used as a kick gear, the boss portion 105 including the second gear portion 106 is used. Is required to have sufficient strength.

次に、以上のように構成される２段ギア１００を圧粉成形するための圧粉成形金型装置１０について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る圧粉成形金型装置１０を示す一部分解概略斜視図である。図４は、図３に示す圧粉成形金型装置１０の概略断面側面図である。図５は、図３に示す圧粉成形金型装置１０を構成する金型部分を拡大した一部省略拡大断面側面図である。 Next, the compacting mold apparatus 10 for compacting the two-stage gear 100 configured as described above will be described. FIG. 3 is a partially exploded schematic perspective view showing the compacting mold apparatus 10 according to one embodiment of the present invention. 4 is a schematic cross-sectional side view of the compacting mold apparatus 10 shown in FIG. FIG. 5 is a partially omitted enlarged cross-sectional side view in which a mold part constituting the compacting mold apparatus 10 shown in FIG. 3 is enlarged.

図３〜図５に示すように、圧粉成形金型装置１０は、２段ギア１００の上面側（第２ギア部１０６が突設される側と反対側）を成形する上ダイセット１０ａと、下面側（第２ギア部１０６が突設される側）を成形する下ダイセット１０ｂとから構成される。 As shown in FIGS. 3 to 5, the compacting mold apparatus 10 includes an upper die set 10 a that molds the upper surface side of the two-stage gear 100 (the side opposite to the side on which the second gear portion 106 protrudes). The lower die set 10b for molding the lower surface side (the side on which the second gear portion 106 projects).

上ダイセット１０ａには、２段ギア１００を成形するための金型として、上インナーパンチ（上パンチ）１２と、該上インナーパンチ１２の外周側に配置される上アウターパンチ１４と、前記上インナーパンチ１２の内周側に配置される上ボスパンチ１６とが備えられる。 In the upper die set 10a, as a mold for forming the two-stage gear 100, an upper inner punch (upper punch) 12, an upper outer punch 14 disposed on the outer peripheral side of the upper inner punch 12, An upper boss punch 16 disposed on the inner peripheral side of the inner punch 12 is provided.

下ダイセット１０ｂには、２段ギア１００を成形するための金型として、下インナーパンチ１８と、該下インナーパンチ１８の外周側に配置される下アウターパンチ２０と、前記下インナーパンチ１８の内周側に配置される下ボスパンチ２２とが備えられる。前記上アウターパンチ１４及び下アウターパンチ２０の外周側にはダイス２４が噛合され、前記上ボスパンチ１６及び下ボスパンチ２２の内周側にはセンターコアロッド２６が挿通される。 The lower die set 10b, as mold for molding the two-stage gear 100, the lower inner punch 1 8, the lower outer punch 20 disposed on the outer peripheral side of the lower inner punch 18, the lower inner punch 18 and a lower boss punch 22 arranged on the inner peripheral side. A die 24 is engaged with the outer peripheral side of the upper outer punch 14 and the lower outer punch 20, and a center core rod 26 is inserted into the inner peripheral side of the upper boss punch 16 and the lower boss punch 22.

前記下インナーパンチ１８は、２段ギア１００の円盤部１０２や第２ギア部１０６、中空部１０８ａ、１０８ｂ等を成形する金型である。図３及び図５に示すように、下インナーパンチ１８は、前記第２ギア部１０６を成形するギア成形金型２８と、該ギア成形金型２８が嵌挿されると共に、前記円盤部１０２を成形するリング状金型３０と、該リング状金型３０の一端面（上端面）に突設され、前記中空部１０８ａ、１０８ｂを成形するコア金型３２ａ、３２ｂとから構成される。 The lower inner punch 18 is a mold for forming the disk portion 102, the second gear portion 106, the hollow portions 108a and 108b, etc. of the two-stage gear 100. As shown in FIGS. 3 and 5, the lower inner punch 18 has a gear molding die 28 for molding the second gear portion 106, and the gear molding die 28 is fitted and the disk portion 102 is molded. Ring-shaped mold 30 and core molds 32a and 32b that project from one end face (upper end face) of the ring-shaped mold 30 and mold the hollow portions 108a and 108b.

ギア成形金型２８は略円筒形状であり、その内周面には前記第２ギア部１０６を成形するための歯型２８ａが形成されている。リング状金型３０は、軸線方向に貫通する貫通孔３０ａにギア成形金型２８が嵌挿される円筒形状であり、その一端面（上端面）で円盤部１０２の第２ギア部１０６側を成形する。リング状金型３０とギア成形金型２８とは同軸状に一体に構成され、貫通孔３０ａにギア成形金型２８が焼き嵌め等により嵌挿される。さらに、リング状金型３０の上端面には、コア金型３２ａ、３２ｂを取り付けるためのボルト３４が螺入される雌ねじ部３０ｂが環状に複数個形成される。 The gear forming die 28 has a substantially cylindrical shape, and a tooth die 28a for forming the second gear portion 106 is formed on the inner peripheral surface thereof. The ring-shaped mold 30 has a cylindrical shape in which a gear molding mold 28 is fitted into a through hole 30a penetrating in the axial direction, and the second gear section 106 side of the disk section 102 is molded at one end face (upper end face) thereof. To do. The ring-shaped mold 30 and the gear molding mold 28 are integrally formed coaxially, and the gear molding mold 28 is inserted into the through hole 30a by shrink fitting or the like. Further, a plurality of female thread portions 30b into which bolts 34 for attaching the core dies 32a and 32b are screwed are formed on the upper end surface of the ring-shaped die 30 in an annular shape.

コア金型３２ａ、３２ｂは、上記のように２段ギア１００の中空部１０８ａ、１０８ｂを成形する金型であり、該中空部１０８ａ、１０８ｂの形状に対応するブロック形状である。すなわち、コア金型３２ａは断面略楕円形状であって中空部１０８ａを成形し、コア金型３２ｂは断面略矩形状であって中空部１０８ｂを成形する。このようなコア金型３２ａ、３２ｂの中央には、ボルト孔３６が貫通しており、ボルト３４によりリング状金型３０の一端面に確実に締結固定される。 The core molds 32a and 32b are molds for forming the hollow portions 108a and 108b of the two-stage gear 100 as described above, and have a block shape corresponding to the shapes of the hollow portions 108a and 108b. That is, the core mold 32a has a substantially oval cross section to form the hollow portion 108a, and the core mold 32b has a substantially rectangular cross section to form the hollow portion 108b. Bolt holes 36 pass through the centers of the core molds 32 a and 32 b, and are securely fastened and fixed to one end surface of the ring-shaped mold 30 by the bolts 34.

この場合、リング状金型３０における雌ねじ部３０ｂの開口端近傍、及び、コア金型３２ａ、３２ｂにおけるボルト孔３６のリング状金型３０側の開口端近傍は、円の一部を切り欠いた形状とされる。従って、雌ねじ部３０ｂとボルト孔３６を連結するようにして、円筒形状部材の一部の周面を切り欠いた形状のノック部材３８を嵌挿することにより、コア金型３２ａ、３２ｂをリング状金型３０に対して、位置決め及び回り止めをした状態で確実に固定することができる。 In this case, a part of a circle is cut out in the vicinity of the opening end of the female screw portion 30b in the ring-shaped mold 30 and in the vicinity of the opening end on the ring-shaped mold 30 side of the bolt hole 36 in the core molds 32a and 32b. Shaped. Therefore, the core molds 32a and 32b are made ring-shaped by inserting the knock member 38 having a shape in which a part of the circumferential surface of the cylindrical member is cut out so as to connect the female screw portion 30b and the bolt hole 36. It can be securely fixed to the mold 30 in a state of positioning and rotation prevention.

前記下アウターパンチ２０は、ダイス２４と共に２段ギア１００における第１ギア部１０４周辺部を成形する金型である。図５に示すように、下アウターパンチ２０は、貫通孔２０ａを有する略円筒形状であり、外周面上部には歯型２０ｂが周設されている。貫通孔２０ａには下インナーパンチ１８が嵌挿される。歯型２０ｂはダイス２４の歯型２４ａに噛合する。なお、前記歯型２０ｂと歯型２４ａとは、嵌合及び摺動させる必要があるため、２段ギア１００を構成するための粉末材料が侵入しない程度の適度なクリアランスを有して噛合するように構成される。 The lower outer punch 20 is a mold that molds the peripheral portion of the first gear portion 104 in the two-stage gear 100 together with the die 24. As shown in FIG. 5, the lower outer punch 20 has a substantially cylindrical shape having a through hole 20a, and a tooth mold 20b is provided around the outer peripheral surface. The lower inner punch 18 is fitted into the through hole 20a. The tooth mold 20 b meshes with the tooth mold 24 a of the die 24. Since the tooth mold 20b and the tooth mold 24a need to be fitted and slid, the tooth mold 20b and the tooth mold 24a are meshed with an appropriate clearance so that the powder material for forming the two-stage gear 100 does not enter. Configured.

前記下ボスパンチ２２は、貫通孔２２ａを有する円筒形状であり、外周面上部には歯型２２ｂが周設されている。図５に示すように、下ボスパンチ２２は、歯型２２ｂが下インナーパンチ１８の前記歯型２８ａに噛合しながら、その上端面がリング状金型３０の上端面よりも下方にオフセットした状態で嵌挿されることで、前記第２ギア部１０６の端面を成形する金型である。 The lower boss punch 22 has a cylindrical shape having a through-hole 22a, and a tooth mold 22b is provided around the outer peripheral surface. As shown in FIG. 5, the lower boss punch 22 is in a state where the upper end surface of the lower boss punch 22 is offset below the upper end surface of the ring-shaped mold 30 while the tooth mold 22 b meshes with the tooth mold 28 a of the lower inner punch 18. It is a metal mold | die which shape | molds the end surface of the said 2nd gear part 106 by being inserted.

前記上インナーパンチ１２は、２段ギア１００における円盤部１０２の第２ギア部１０６側とは反対側を成形する金型である。図５に示すように、上インナーパンチ１２は、圧粉成形時に下インナーパンチ１８のコア金型３２ａ、３２ｂが挿し込まれる逃げ部であるコア金型挿込孔４０ａ、４０ｂと、中心を貫通する貫通孔１２ａとを有する。前記コア金型挿込孔４０ａ、４０ｂの中心には、貫通孔４２ａ、４２ｂが貫通している。すなわち、上インナーパンチ１２は、下インナーパンチ１８と共に前記円盤部１０２を軸線方向（厚さ方向）で挟んで加圧成形する。 The upper inner punch 12 is a mold for molding the opposite side of the disc portion 102 to the second gear portion 106 side in the two-stage gear 100. As shown in FIG. 5, the upper inner punch 12 penetrates through the center with core mold insertion holes 40a and 40b which are escape portions into which the core molds 32a and 32b of the lower inner punch 18 are inserted during compacting. Through-holes 12a. Through holes 42a and 42b pass through the centers of the core mold insertion holes 40a and 40b. That is, the upper inner punch 12 is press-molded by sandwiching the disk portion 102 in the axial direction (thickness direction) together with the lower inner punch 18.

前記上アウターパンチ１４は、下アウターパンチ２０と同様、ダイス２４と共に２段ギア１００における第１ギア部１０４周辺部を成形する金型である。図５に示すように、上アウターパンチ１４は、貫通孔１４ａを有する略円筒形状であり、外周面下部には歯型１４ｂが周設されている。貫通孔１４ａには上インナーパンチ１２が嵌挿される。歯型１４ｂはダイス２４の歯型２４ａに噛合する。なお、前記歯型１４ｂと歯型２４ａとは、嵌合及び摺動させる必要があるため、２段ギア１００を構成するための粉末材料が侵入しない程度の適度なクリアランスを有して噛合するように構成される。 Similar to the lower outer punch 20, the upper outer punch 14 is a mold that molds the periphery of the first gear portion 104 in the two-stage gear 100 together with the die 24. As shown in FIG. 5, the upper outer punch 14 has a substantially cylindrical shape having a through hole 14a, and a tooth die 14b is provided around the lower portion of the outer peripheral surface. The upper inner punch 12 is fitted into the through hole 14a. The tooth mold 14 b meshes with the tooth mold 24 a of the die 24. Since the tooth mold 14b and the tooth mold 24a need to be fitted and slid, the tooth mold 14b and the tooth mold 24a are meshed with an appropriate clearance so that the powder material for forming the two-stage gear 100 does not enter. Configured.

前記上ボスパンチ１６は、貫通孔１６ａを有する円筒形状である。図５に示すように、上ボスパンチ１６は、上インナーパンチ１２の貫通孔１２ａに、該上インナーパンチ１２の下端面よりやや上方にオフセットした状態で嵌挿されることで、前記第２ギア部１０６側とは反対側のボス部１０５の端面を成形する金型である。すなわち、上ボスパンチ１６は、下ボスパンチ２２と共に前記第２ギア部１０６を含むボス部１０５を軸線方向（厚さ方向）で挟んで加圧成形する。 The upper boss punch 16 has a cylindrical shape having a through hole 16a. As shown in FIG. 5, the upper boss punch 16 is inserted into the through hole 12 a of the upper inner punch 12 so as to be offset slightly above the lower end surface of the upper inner punch 12, whereby the second gear portion 106. It is a metal mold | die which shape | molds the end surface of the boss | hub part 105 on the opposite side to the side. That is, the upper boss punch 16 is press-molded by sandwiching the boss portion 105 including the second gear portion 106 together with the lower boss punch 22 in the axial direction (thickness direction).

前記ダイス２４は、下アウターパンチ２０及び上アウターパンチ１４と共に２段ギア１００における第１ギア部１０４を成形する金型である。図５に示すように、ダイス２４は圧粉成形時に生じる内圧に耐え得るよう、十分な肉厚を有する円筒形状からなり、その内周面には、前記第１ギア部１０４を成形する歯型２４ａが形成されている。そして、該歯型２４ａに、下アウターパンチ２０の歯型２０ｂ及び上アウターパンチ１４の歯型１４ｂが挿入され噛合し、歯型２０ｂ及び歯型１４ｂが歯型２４ａの高さ方向中心部付近から所定距離（第１ギア部１０４の歯幅分）オフセットして対向配置されることで、第１ギア部１０４が成形される。 The die 24 is a mold for forming the first gear portion 104 in the two-stage gear 100 together with the lower outer punch 20 and the upper outer punch 14. As shown in FIG. 5, the die 24 has a cylindrical shape having a sufficient thickness so that it can withstand the internal pressure generated at the time of compacting, and a tooth mold for molding the first gear portion 104 on the inner peripheral surface thereof. 24a is formed. Then, the tooth mold 20b of the lower outer punch 20 and the tooth mold 14b of the upper outer punch 14 are inserted into and engaged with the tooth mold 24a, and the tooth mold 20b and the tooth mold 14b are located near the center in the height direction of the tooth mold 24a. The first gear portion 104 is formed by being opposed to each other with a predetermined distance (for the tooth width of the first gear portion 104).

前記センターコアロッド２６は、大径部４４と小径部４６とからなる段付き円柱棒形状からなり、前記大径部４４が下ボスパンチ２２の貫通孔２２ａから上ボスパンチ１６の貫通孔１６ａまで嵌挿されることで、２段ギア１００における貫通孔１０９を成形する金型である。 The center core rod 26 has a stepped cylindrical rod shape composed of a large diameter portion 44 and a small diameter portion 46, and the large diameter portion 44 is inserted from the through hole 22 a of the lower boss punch 22 to the through hole 16 a of the upper boss punch 16. This is a mold for forming the through hole 109 in the two-stage gear 100.

以上のように構成される金型を備える圧粉成形金型装置１０には、各金型を駆動させ圧粉成形を行うための駆動機構が備えられる。 The compacting mold apparatus 10 including the mold configured as described above is provided with a driving mechanism for driving each mold to perform compacting.

すなわち、上ダイセット１０ａにおいて、上インナーパンチ１２、上アウターパンチ１４及び上ボスパンチ１６には、上パンチプレート４８が連結される。下ダイセット１０ｂにおいて、下ボスパンチ２２にはベースプレート５０が連結され、下アウターパンチ２０には第１フローティングプレート５２が連結され、下インナーパンチ１８には第２フローティングプレート５４が連結される。また、ダイス２４にはダイスプレート５６が連結され、センターコアロッド２６には下ラムプレート５８が連結される。 That is, in the upper die set 10a, the upper punch plate 48 is connected to the upper inner punch 12, the upper outer punch 14, and the upper boss punch 16. In the lower die set 10b, the base plate 50 is connected to the lower boss punch 22, the first floating plate 52 is connected to the lower outer punch 20, and the second floating plate 54 is connected to the lower inner punch 18. A die plate 56 is connected to the die 24, and a lower ram plate 58 is connected to the center core rod 26.

本実施形態の場合、上パンチプレート４８、ベースプレート５０、第１フローティングプレート５２、第２フローティングプレート５４、ダイスプレート５６及び下ラムプレート５８は、上インナーパンチ１２や下インナーパンチ１８等の各金型よりも大きな外径からなり、例えば、円盤状に構成される（図３参照）。なお、これら各プレートは矩形状や他の形状とすることもできる。 In the case of the present embodiment, the upper punch plate 48, the base plate 50, the first floating plate 52, the second floating plate 54, the die plate 56 and the lower ram plate 58 are formed of respective molds such as the upper inner punch 12 and the lower inner punch 18. It has a larger outer diameter, and is configured in a disk shape, for example (see FIG. 3). Each of these plates may be rectangular or other shapes.

前記上パンチプレート４８は、上インナーパンチ１２、上アウターパンチ１４及び上ボスパンチ１６を下降させ、対向する下インナーパンチ１８や下ボスパンチ２２等との間での加圧作用により、２段ギア１００の成形空間であるキャビティＣ（図５参照）に充填された粉末材料を圧粉成形する。図４に示すように、上アウターパンチ１４及び上ボスパンチ１６の上端側が上パンチプレート４８に固定され、上インナーパンチ１２の上端側は油圧シリンダ機構６０を介して上パンチプレート４８に連結される。 The upper punch plate 48 lowers the upper inner punch 12, the upper outer punch 14 and the upper boss punch 16, and pressurizes the lower inner punch 18, the lower boss punch 22, etc. The powder material filled in the cavity C (see FIG. 5), which is a molding space, is compacted. As shown in FIG. 4, the upper end sides of the upper outer punch 14 and the upper boss punch 16 are fixed to the upper punch plate 48, and the upper end side of the upper inner punch 12 is connected to the upper punch plate 48 via a hydraulic cylinder mechanism 60.

前記ベースプレート５０は、上面側に下ボスパンチ２２の下端側が固定され、下面側が床面に対して直接又は脚部等（図示せず）により固定される。従って、ベースプレート５０及び下ボスパンチ２２は、２段ギア１００の圧粉成形時、上下（加圧）方向には移動せず、一定位置に保持される。 In the base plate 50, the lower end side of the lower boss punch 22 is fixed to the upper surface side, and the lower surface side is fixed to the floor surface directly or by legs (not shown). Therefore, the base plate 50 and the lower boss punch 22 do not move in the vertical (pressurizing) direction when the two-stage gear 100 is compacted, and are held at fixed positions.

前記第１フローティングプレート５２は、上面側に下アウターパンチ２０の下端側が固定され、下面側が油圧シリンダ機構６２を介してベースプレート５０に連結される。これにより、第１フローティングプレート５２及び下アウターパンチ２０は、ベースプレート５０に対して上下（加圧）方向にフローティング支持される。 The first floating plate 52 has an upper surface fixed to the lower end side of the lower outer punch 20 and a lower surface connected to the base plate 50 via a hydraulic cylinder mechanism 62. Thereby, the first floating plate 52 and the lower outer punch 20 are floatingly supported in the vertical (pressurization) direction with respect to the base plate 50.

前記第２フローティングプレート５４は、上面側に下インナーパンチ１８の下端側が連結固定され、下面側が油圧シリンダ機構６４を介してベースプレート５０に連結される。これにより、第２フローティングプレート５４及び下インナーパンチ１８は、ベースプレート５０に対して上下（加圧）方向にフローティング支持される。 The lower floating side of the second floating plate 54 is connected and fixed to the upper surface side, and the lower surface side is connected to the base plate 50 via the hydraulic cylinder mechanism 64. Accordingly, the second floating plate 54 and the lower inner punch 18 are floatingly supported in the vertical (pressurization) direction with respect to the base plate 50.

このような第１フローティングプレート５２と第２フローティングプレート５４の間には、第１フローティングプレート５２の下降（下方向変位）を規制するストッパ６３ａ、６３ｂが設けられる。また、第２フローティングプレート５４とベースプレート５０との間には、第２フローティングプレート５４の下降（下方向変位）を規制するストッパ６５ａ、６５ｂが設けられる。 Between the first floating plate 52 and the second floating plate 54, stoppers 63a and 63b for restricting the lowering (downward displacement) of the first floating plate 52 are provided. Further, between the second floating plate 54 and the base plate 50, stoppers 65a and 65b for restricting the lowering (downward displacement) of the second floating plate 54 are provided.

前記ダイスプレート５６は、内周側にダイス２４の外側面が連結固定され、下面側にガイドポスト６６が突設される。該ガイドポスト６６は、第１フローティングプレート５２、第２フローティングプレート５４及びベースプレート５０を貫通するガイド孔５２ａ、５４ａ、５０ａを挿通し、下ラムプレート５８に連結固定される。すなわち、第１フローティングプレート５２及び第２フローティングプレート５４は、ガイドポスト６６によりガイドされた状態でフローティングする。 In the die plate 56, the outer surface of the die 24 is connected and fixed to the inner peripheral side, and a guide post 66 projects from the lower surface side. The guide post 66 is inserted into guide holes 52 a, 54 a, 50 a penetrating the first floating plate 52, the second floating plate 54 and the base plate 50, and is connected and fixed to the lower ram plate 58. That is, the first floating plate 52 and the second floating plate 54 float while being guided by the guide posts 66.

前記下ラムプレート５８は、ベースプレート５０の下方に配置され、上面側にセンターコアロッド２６及びガイドポスト６６の下端側が固定される。また、下ラムプレート５８の上面側は油圧シリンダ機構６８を介してベースプレート５０に連結される。つまり、下ラムプレート５８及びダイスプレート５６はガイドポスト６６により一体に構成され、これらは油圧シリンダ機構６８を介してベースプレート５０に連結されている。 The lower ram plate 58 is disposed below the base plate 50, and the lower end side of the center core rod 26 and the guide post 66 is fixed to the upper surface side. The upper surface side of the lower ram plate 58 is connected to the base plate 50 via a hydraulic cylinder mechanism 68. That is, the lower ram plate 58 and the die plate 56 are integrally formed by the guide post 66, and these are connected to the base plate 50 via the hydraulic cylinder mechanism 68.

前記ガイドポスト６６や油圧シリンダ機構６０、６２、６４、６８は、上記した各金型を避けた位置、例えば、図３に示すように、第２フローティングプレート５４では、下インナーパンチ１８を避けて周状に等間隔で複数個配置される。 The guide post 66 and the hydraulic cylinder mechanisms 60, 62, 64 and 68 are located at positions away from the above-described molds, for example, at the second floating plate 54, avoiding the lower inner punch 18 as shown in FIG. A plurality of circumferences are arranged at regular intervals.

また、このような圧粉成形金型装置１０では、上インナーパンチ１２や下インナーパンチ１８の材質としては、高速度工具鋼（ＳＫＨ）や熱間ダイス鋼（ＳＫＤ６１）が好ましく、コア金型３２ａ、３２ｂや下ボスパンチ２２の材質としては、超硬（超硬合金）が好ましい。 In such a compacting mold apparatus 10, the material of the upper inner punch 12 and the lower inner punch 18 is preferably high speed tool steel (SKH) or hot die steel (SKD61), and the core mold 32a. 32b and the lower boss punch 22 are preferably made of cemented carbide (a cemented carbide alloy).

次に、基本的には以上のように構成される圧粉成形金型装置１０により、歯車部品である２段ギア１００を圧粉成形する方法及び作用効果について、図６〜図９を参照して説明する。図６〜図９は、図３に示す圧粉成形金型装置１０により２段ギア１００を圧粉成形する様子を示す一部省略断面側面図である。図６〜図９では、簡単のため、圧粉成形金型装置１０及び２段ギア１００は中心線ＣＬで分割した一方側のみを図示しており、他方側は省略している。 Next, with reference to FIGS. 6 to 9, a method and an effect of compacting the two-stage gear 100 that is a gear part by the compacting mold apparatus 10 basically configured as described above will be described. I will explain. 6 to 9 are partially omitted cross-sectional side views showing a state in which the two-stage gear 100 is compacted by the compacting mold apparatus 10 shown in FIG. 6 to 9, for the sake of simplicity, the compacting mold apparatus 10 and the two-stage gear 100 are shown only on one side divided by the center line CL, and the other side is omitted.

先ず、図６に示すように、圧粉成形金型装置１０を成形開始前の初期状態とする。すなわち、油圧シリンダ機構６２を延伸させることにより第１フローティングプレート５２を介して下アウターパンチ２０を上死点位置とし、油圧シリンダ機構６４を延伸させることにより第２フローティングプレート５４を介して下インナーパンチ１８を上死点位置とする。さらに、油圧シリンダ機構６８を収縮させることによりガイドポスト６６により連結されたダイスプレート５６及び下ラムプレート５８を介して、ダイス２４及びセンターコアロッド２６を上死点位置とする。なお、図６〜図９では、ダイスプレート５６や第１フローティングプレート５２等の上記初期状態における上下（加圧）方向での位置を、矢印Ｓ１〜Ｓ５により示している。 First, as shown in FIG. 6, the compacting mold apparatus 10 is set to an initial state before the start of molding. That is, by extending the hydraulic cylinder mechanism 62, the lower outer punch 20 is set to the top dead center position via the first floating plate 52, and by extending the hydraulic cylinder mechanism 64, the lower inner punch is interposed via the second floating plate 54. 18 is a top dead center position. Further, by contracting the hydraulic cylinder mechanism 68, the die 24 and the center core rod 26 are set to the top dead center position via the die plate 56 and the lower ram plate 58 connected by the guide post 66. 6 to 9, the positions of the die plate 56 and the first floating plate 52 in the initial state in the above-described initial state are indicated by arrows S <b> 1 to S <b> 5.

また、上ダイセット１０ａでは、油圧シリンダ機構６０が延伸され、上アウターパンチ１４や上ボスパンチ１６よりも上インナーパンチ１２がやや突出した状態とされる。 In the upper die set 10 a, the hydraulic cylinder mechanism 60 is extended so that the upper inner punch 12 protrudes slightly from the upper outer punch 14 and the upper boss punch 16.

そして、ダイス２４、下アウターパンチ２０、下インナーパンチ１８、下ボスパンチ２２及びセンターコアロッド２６で囲まれるキャビティＣに、所定量の粉末材料Ｐを充填する（図６参照）。 Then, a predetermined amount of the powder material P is filled into the cavity C surrounded by the die 24, the lower outer punch 20, the lower inner punch 18, the lower boss punch 22, and the center core rod 26 (see FIG. 6).

次いで、上パンチプレート４８の下降を開始して、図７に示すように、上ダイセット１０ａを構成する上インナーパンチ１２、上アウターパンチ１４及び上ボスパンチ１６と、下ダイセット１０ｂを構成する下インナーパンチ１８、下アウターパンチ２０、下ボスパンチ２２、ダイス２４及びセンターコアロッド２６との間で粉末材料Ｐの圧縮（圧粉成形）を開始する。 Next, the upper punch plate 48 starts to descend, and as shown in FIG. 7, the upper inner punch 12, the upper outer punch 14 and the upper boss punch 16 constituting the upper die set 10a, and the lower die set 10b. Compression (compacting) of the powder material P is started among the inner punch 18, the lower outer punch 20, the lower boss punch 22, the die 24, and the center core rod 26.

本実施形態の場合、油圧シリンダ機構６２、６４により第１フローティングプレート５２及び第２フローティングプレート５４のフローティング機構を構成している。さらに、上インナーパンチ１２等からの押圧力に対する上下（加圧）方向での前記フローティング機構の反発力（耐荷重）は、２段ギア１００の円盤部１０２を所定の粉末材料密度以上からなる成形体に予備的に成形できる程度に、十分に高く設定されている。 In the present embodiment, the hydraulic cylinder mechanisms 62 and 64 constitute a floating mechanism of the first floating plate 52 and the second floating plate 54. Furthermore, the repulsive force (withstand load) of the floating mechanism in the vertical (pressurization) direction against the pressing force from the upper inner punch 12 or the like is formed by forming the disk portion 102 of the two-stage gear 100 with a predetermined powder material density or more. It is set high enough that it can be pre-formed on the body.

従って、上パンチプレート４８がある程度下降し、下インナーパンチ１８や下アウターパンチ２０に対する上インナーパンチ１２や上アウターパンチ１４からの押圧力（荷重）が所定値以上となるまでは、下インナーパンチ１８や下アウターパンチ２０はほとんど下降することなく（図７中の矢印Ｓ１〜Ｓ５参照）、２段ギア１００の円盤部１０２が、第２ギア部１０６を含むボス部１０５に先んじて成形される。 Therefore, the lower inner punch 18 is lowered until the upper punch plate 48 is lowered to some extent and the pressing force (load) from the upper inner punch 12 and the upper outer punch 14 against the lower inner punch 18 and the lower outer punch 20 becomes a predetermined value or more. The lower outer punch 20 hardly descends (see arrows S1 to S5 in FIG. 7), and the disk portion 102 of the two-stage gear 100 is formed prior to the boss portion 105 including the second gear portion 106.

続いて、上パンチプレート４８がさらに下降し、下インナーパンチ１８に対する上インナーパンチ１２等から粉末材料Ｐを介した押圧力（荷重）が油圧シリンダ機構６４の前記所定値を超えると、図８に示すように、ストッパ６５ａとストッパ６５ｂとが当接する。これにより、第２フローティングプレート５４が下死点位置となり、すなわち、下インナーパンチ１８が下死点位置となってそれ以上の下降が規制される。 Subsequently, when the upper punch plate 48 is further lowered and the pressing force (load) from the upper inner punch 12 to the lower inner punch 18 through the powder material P exceeds the predetermined value of the hydraulic cylinder mechanism 64, FIG. As shown, the stopper 65a and the stopper 65b abut. As a result, the second floating plate 54 becomes the bottom dead center position, that is, the lower inner punch 18 becomes the bottom dead center position, and further lowering is restricted.

また、このような成形時、次第に成形されつつ下降する粉末材料Ｐ（成形体）の位置に応じて油圧シリンダ機構６８が伸長され、ダイスプレート５６及び下ラムプレート５８を介して、ダイス２４及びセンターコアロッド２６も下降する。 Further, at the time of such molding, the hydraulic cylinder mechanism 68 is extended according to the position of the powder material P (molded body) that gradually descends while being molded, and the die 24 and the center through the die plate 56 and the lower ram plate 58. The core rod 26 is also lowered.

そして、上パンチプレート４８がさらに下降し、下アウターパンチ２０に対する上アウターパンチ１４等から粉末材料Ｐを介した押圧力（荷重）が油圧シリンダ機構６２の前記所定値を超えると、図９に示すように、ストッパ６３ａとストッパ６３ｂとが当接する。これにより、第１フローティングプレート５２が下死点位置となり、すなわち、下アウターパンチ２０が下死点位置となってそれ以上の下降が規制される。 Then, when the upper punch plate 48 is further lowered and the pressing force (load) from the upper outer punch 14 to the lower outer punch 20 via the powder material P exceeds the predetermined value of the hydraulic cylinder mechanism 62, it is shown in FIG. As described above, the stopper 63a and the stopper 63b come into contact with each other. As a result, the first floating plate 52 becomes the bottom dead center position, that is, the lower outer punch 20 becomes the bottom dead center position, and further lowering is restricted.

従って、さらに上パンチプレート４８が下降して、所定の圧縮力で粉末材料Ｐが圧縮されることで圧粉成形が完了し、２段ギア１００を構成する圧粉成形体が得られることになる（図９参照）。なお、この後、２段ギア１００の圧粉成形体を図示しない焼結装置へ移送し、該焼結装置で焼結させることで２段ギア１００（焼結体）が完成する。この場合、２段ギア１００を構成する前記粉末材料Ｐとしては、焼き入れ性等を考慮して、例えばＦｅ（鉄）を主体とし、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｏ（モリブデン）及びＣｕ（銅）等が添加されたものが好適である。 Therefore, the upper punch plate 48 is further lowered, and the powder material P is compressed with a predetermined compression force, whereby the compacting is completed, and the compacting body constituting the two-stage gear 100 is obtained. (See FIG. 9). After that, the two-stage gear 100 (sintered body) is completed by transferring the compacted body of the two-stage gear 100 to a sintering apparatus (not shown) and sintering with the sintering apparatus. In this case, the powder material P constituting the two-stage gear 100 is mainly composed of, for example, Fe (iron), Ni (nickel), Mo (molybdenum), Cu (copper), etc. in consideration of hardenability and the like. Those to which is added are preferred.

以上のように、本実施形態に係る圧粉成形金型装置１０では、第１フローティングプレート５２及び第２フローティングプレート５４のフローティング機構が油圧シリンダ機構６２、６４により構成されるため、上インナーパンチ１２等からの押圧力に対し、高い剛性（反発力）を有して構成されている。 As described above, in the compacting mold apparatus 10 according to the present embodiment, the floating mechanism of the first floating plate 52 and the second floating plate 54 is configured by the hydraulic cylinder mechanisms 62 and 64, and thus the upper inner punch 12. It has a high rigidity (repulsive force) against the pressing force from the like.

従って、上パンチプレート４８の下降による上インナーパンチ１２や上ボスパンチ１６からの荷重（負荷）に対して、下インナーパンチ１８や下ボスパンチ２２が容易に下降してしまうことがない。このため、第２ギア部１０６を含むボス部１０５の成形がなされる前に、円盤部１０２の成形がほとんど完了に近い状態までなされることになり、すなわち、円盤部１０２での粉末材料Ｐの密度が先に向上し、該円盤部１０２が所定の密度以上からなる成形体（予備成形体）に成形される。これにより、図８に示すように、下インナーパンチ１８が下死点位置に到達した後のボス部１０５の成形段階において、図８中の粉末材料Ｐ中に矢印で示す、第２ギア部１０６を含むボス部１０５から、円盤部１０２側への粉末材料Ｐの流動が極めて少ないものとなる。このため、第２ギア部１０６を含む肉厚のボス部１０５での粉末材料Ｐの密度を十分に高めることができ、該ボス部１０５の強度を向上させることができる。 Accordingly, the lower inner punch 18 and the lower boss punch 22 are not easily lowered with respect to the load (load) from the upper inner punch 12 and the upper boss punch 16 due to the lowering of the upper punch plate 48. For this reason, before the boss portion 105 including the second gear portion 106 is formed, the disk portion 102 is almost completely formed, that is, the powder material P of the disk portion 102 is formed. The density is improved first, and the disk portion 102 is molded into a molded body (preliminary molded body) having a predetermined density or higher. As a result, as shown in FIG. 8, the second gear portion 106 indicated by an arrow in the powder material P in FIG. 8 in the forming stage of the boss portion 105 after the lower inner punch 18 reaches the bottom dead center position. The flow of the powder material P from the boss part 105 containing the slag to the disk part 102 side is extremely small. For this reason, the density of the powder material P in the thick boss portion 105 including the second gear portion 106 can be sufficiently increased, and the strength of the boss portion 105 can be improved.

また、圧粉成形金型装置１０では、上記のように、下インナーパンチ１８にＳＫＨが用いられ、下ボスパンチ２２に超硬が用いられている。ここで、ＳＫＨのヤング率は２１０００ｋｇｆ／ｍｍ²程度であり、超硬のヤング率は約５３０００ｋｇｆ／ｍｍ²程度であり、つまり、下インナーパンチ１８よりも下ボスパンチ２２の方が高い剛性とされている。従って、荷重がかけられた際、下インナーパンチ１８に比べて、下ボスパンチ２２での歪み量は大幅に少なく、例えば、下インナーパンチ１８が約１ｍｍ歪む場合に、下ボスパンチ２２は約０．３ｍｍ歪むことになる。 Further, in the compacting mold apparatus 10, SKH is used for the lower inner punch 18 and carbide is used for the lower boss punch 22 as described above. Here, the Young's modulus of SKH is about 21000kgf / mm ^2, the Young's modulus of the cemented carbide is about 53000kgf / mm ^2, that is, is to have a high rigidity at the bottom Bosupanchi 22 than the lower inner punch 18 Yes. Accordingly, when a load is applied, the amount of distortion at the lower boss punch 22 is significantly less than that of the lower inner punch 18. For example, when the lower inner punch 18 is distorted by about 1 mm, the lower boss punch 22 is about 0.3 mm. It will be distorted.

このため、圧粉成形時、高密度化が要求されるボス部１０５において、該ボス部１０５を成形する下ボスパンチ２２の歪みを大幅に低減することができ、該ボス部１０５での粉末材料Ｐの密度を一層高めることができる。さらに、下インナーパンチ１８に比べて、下ボスパンチ２２での歪み量が少なく設定されているため、ボス部１０５での粉末材料Ｐの密度は一層向上する。しかも、下ボスパンチ２２は、長尺でやや細い棒状であることから、その材質をヤング率の高い超硬とすることで、圧粉成形時の歪み量の低減効果を一層顕著に得ることができる。 For this reason, at the time of compaction molding, in the boss portion 105 that requires high density, the distortion of the lower boss punch 22 for molding the boss portion 105 can be greatly reduced, and the powder material P in the boss portion 105 can be reduced. The density of can be further increased. Furthermore, since the amount of distortion at the lower boss punch 22 is set smaller than that of the lower inner punch 18, the density of the powder material P at the boss portion 105 is further improved. Moreover, since the lower boss punch 22 has a long and slightly thin rod shape, the effect of reducing the amount of distortion at the time of compacting can be obtained more significantly by making the material a cemented carbide with a high Young's modulus. .

さらに、圧粉成形金型装置１０では、下インナーパンチ１８において、中空部１０８ａ、１０８ｂを成形するためのコア金型３２ａ、３２ｂが、リング状金型３０の一端面にボルト３４により固定されている。つまり、コア金型３２ａ、３２ｂが分割構造（分離自在な構造）とされており、このため、その根元部付近への応力集中が回避される。従って、下インナーパンチ１８では、前記応力集中によりコア金型３２ａ、３２ｂやリング状金型３０に亀裂や破損が生じることを確実に防止することができる。 Further, in the compacting mold apparatus 10, in the lower inner punch 18, core molds 32 a and 32 b for forming the hollow portions 108 a and 108 b are fixed to one end surface of the ring-shaped mold 30 with bolts 34. Yes. That is, the core molds 32a and 32b have a split structure (separable structure), and therefore stress concentration near the root portion is avoided. Therefore, the lower inner punch 18 can reliably prevent the core molds 32a and 32b and the ring-shaped mold 30 from being cracked or broken due to the stress concentration.

ここで、図１０〜図１４を参照して、第１フローティングプレート５２及び第２フローティングプレート５４をフローティング支持する油圧シリンダ機構６２、６４を、エアシリンダ機構７２、７４に変更した圧粉成形金型装置１１による圧粉成形について説明する。なお、前記油圧シリンダ機構６２、６４の耐荷重である前記反発力は、例えば、約２０ｔｏｎであり、エアシリンダ機構７２、７４での耐荷重である前記反発力は、例えば、約４００ｋｇである。 Here, referring to FIG. 10 to FIG. 14, a compacting mold in which the hydraulic cylinder mechanisms 62 and 64 for floatingly supporting the first floating plate 52 and the second floating plate 54 are changed to air cylinder mechanisms 72 and 74. The compacting by the apparatus 11 will be described. The repulsive force that is the load resistance of the hydraulic cylinder mechanisms 62 and 64 is, for example, about 20 tons, and the repulsive force that is the load resistance of the air cylinder mechanisms 72 and 74 is, for example, about 400 kg.

この場合、先ず、図１０に示すように、圧粉成形金型装置１０の場合（図６参照）と同様に、圧粉成形金型装置１１が成形開始前の初期状態とされる。 In this case, first, as shown in FIG. 10, as in the case of the compacting mold apparatus 10 (see FIG. 6), the compacting mold apparatus 11 is set to an initial state before the start of molding.

次いで、上パンチプレート４８の下降が開始され、図１１に示すように、上ダイセット１０ａを構成する上インナーパンチ１２、上アウターパンチ１４及び上ボスパンチ１６と、下ダイセット１０ｂを構成する下インナーパンチ１８、下アウターパンチ２０、下ボスパンチ２２、ダイス２４及びセンターコアロッド２６との間で粉末材料Ｐの圧縮が開始される。 Next, the upper punch plate 48 starts to descend, and as shown in FIG. 11, the upper inner punch 12, the upper outer punch 14 and the upper boss punch 16 constituting the upper die set 10a, and the lower inner constituting the lower die set 10b. Compression of the powder material P is started among the punch 18, the lower outer punch 20, the lower boss punch 22, the die 24 and the center core rod 26.

圧粉成形金型装置１１では、エアシリンダ機構７２、７４により第１フローティングプレート５２及び第２フローティングプレート５４のフローティング機構を構成している。このため、上インナーパンチ１２等からの押圧力に対する上下（加圧）方向でのフローティング機構の反発力は、油圧シリンダ機構６２、６４の場合に比べて大幅に小さく、２段ギア１００の円盤部１０２を成形できる反発力（耐荷重）は有していない。従って、上パンチプレート４８の下降に応じて、下インナーパンチ１８や下アウターパンチ２０が下降してしまうため（図１１中の矢印Ｓ１〜Ｓ５参照）、圧粉成形金型装置１０の場合（図７参照）のような円盤部１０２の成形は行われないことになる。 In the compacting mold apparatus 11, the air cylinder mechanisms 72 and 74 constitute a floating mechanism of the first floating plate 52 and the second floating plate 54. Therefore, the repulsive force of the floating mechanism in the vertical (pressurizing) direction with respect to the pressing force from the upper inner punch 12 or the like is significantly smaller than that of the hydraulic cylinder mechanisms 62 and 64, and the disk portion of the two-stage gear 100 There is no repulsive force (withstand load) capable of forming 102. Accordingly, the lower inner punch 18 and the lower outer punch 20 are lowered in accordance with the lowering of the upper punch plate 48 (see arrows S1 to S5 in FIG. 11). The disk portion 102 as shown in FIG. 7 is not formed.

すなわち、圧粉成形金型装置１１では、上パンチプレート４８がさらに下降し、これに伴って下インナーパンチ１８がさらに下降して、図１２に示すように、ストッパ６５ａとストッパ６５ｂとが当接し、第２フローティングプレート５４及び下インナーパンチ１８が下死点位置となるまでは円盤部１０２の成形はほとんどなされない。このため、図１２中の粉末材料Ｐ中に矢印で示す、第２ギア部１０６を含むボス部１０５から、円盤部１０２側への粉末材料Ｐの流動が極めて大きいものとなり、該第２ギア部１０６を含む肉厚のボス部１０５での粉末材料Ｐの密度が低下して、該ボス部１０５の強度が低下する。 That is, in the compacting mold apparatus 11, the upper punch plate 48 is further lowered, and accordingly the lower inner punch 18 is further lowered, so that the stopper 65a and the stopper 65b come into contact with each other as shown in FIG. The disk portion 102 is hardly molded until the second floating plate 54 and the lower inner punch 18 are at the bottom dead center position. For this reason, the flow of the powder material P from the boss part 105 including the second gear part 106 to the disk part 102 side indicated by an arrow in the powder material P in FIG. The density of the powder material P at the thick boss portion 105 including 106 decreases, and the strength of the boss portion 105 decreases.

従って、圧粉成形金型装置１１では、下アウターパンチ２０が下降して、ストッパ６３ａとストッパ６３ｂとが当接した段階から（図１３参照）、２段ギア１００の圧粉成形が部品全体として開始されることになり、第２ギア部１０６を含むボス部１０５での強度を向上させることが困難となる。 Therefore, in the dust molding die apparatus 11, the dust molding of the two-stage gear 100 is performed as a whole component from the stage where the lower outer punch 20 descends and the stopper 63a and the stopper 63b contact each other (see FIG. 13). As a result, it becomes difficult to improve the strength of the boss portion 105 including the second gear portion 106.

なお、上記実施形態に係る圧粉成形金型装置１０にて圧粉成形される歯車部品は２段ギア１００に限らず、例えば、ボス部１０５に第２ギア部１０６が形成されないもの（１段ギア）であってもよい。この場合にも、圧粉成形金型装置１０によれば、使用時に大きな負荷がかかるボス部１０５の強度を向上させることができる。 In addition, the gear part compacted by the compacting mold apparatus 10 according to the above embodiment is not limited to the two-stage gear 100, for example, the second gear part 106 is not formed on the boss part 105 (one-stage). Gear). Also in this case, according to the compacting mold apparatus 10, the strength of the boss part 105 to which a large load is applied during use can be improved.

また、２段ギア１００の形状や２段ギア１００における中空部１０８ａ、１０８ｂの形状は、図１及び図２に示す形状には限定されないのは勿論である。同様に、コア金型３２ａ、３２ｂ等の形状も図１等に示す形状に限定されるものではない。 Needless to say, the shape of the two-stage gear 100 and the shape of the hollow portions 108a and 108b in the two-stage gear 100 are not limited to the shapes shown in FIGS. Similarly, the shapes of the core molds 32a and 32b are not limited to the shapes shown in FIG.

なお、本発明は上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is naturally possible to adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.

本発明の一実施形態に係る圧粉成形金型装置によって圧粉成形される歯車部品である２段ギアを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the two-stage gear which is a gear component compacted by the compacting die apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図１に示す２段ギアを第２ギア部側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the two-stage gear shown in FIG. 1 from the 2nd gear part side. 本発明の一実施形態に係る圧粉成形金型装置を示す一部分解概略斜視図である。It is a partially exploded schematic perspective view which shows the compacting mold apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図３に示す圧粉成形金型装置の概略断面側面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional side view of the powder mold apparatus shown in FIG. 3. 図３に示す圧粉成形金型装置を構成する金型部分を拡大した一部省略拡大断面側面図である。FIG. 4 is a partially omitted enlarged cross-sectional side view in which a mold part constituting the compacting mold apparatus shown in FIG. 3 is enlarged. 図３に示す圧粉成形金型装置による２段ギアの圧粉成形を開始する直前の状態を示す一部省略断面側面図である。FIG. 4 is a partially omitted cross-sectional side view showing a state immediately before starting compacting of a two-stage gear by the compacting mold apparatus shown in FIG. 3. 図６に示す状態から、上パンチプレートの下降を開始した状態を示す一部省略断面側面図である。FIG. 7 is a partially omitted cross-sectional side view illustrating a state in which the lowering of the upper punch plate is started from the state illustrated in FIG. 6. 図７に示す状態から、上パンチプレートがさらに下降され、下インナーパンチが下死点位置に到達した状態を示す一部省略断面側面図である。FIG. 8 is a partially omitted cross-sectional side view showing a state where the upper punch plate is further lowered from the state shown in FIG. 7 and the lower inner punch has reached the bottom dead center position. 図８に示す状態から、上パンチプレートがさらに下降され、２段ギアの圧粉成形が完了した状態を示す一部省略断面側面図である。FIG. 9 is a partially omitted cross-sectional side view showing a state where the upper punch plate is further lowered from the state shown in FIG. 8 and the two-stage gear compacting is completed. 図３に示す圧粉成形金型装置の比較例に係る圧粉成形金型装置による２段ギアの圧粉成形を開始する直前の状態を示す一部省略断面側面図である。FIG. 4 is a partially omitted cross-sectional side view showing a state immediately before starting compact molding of a two-stage gear by a compact molding apparatus according to a comparative example of the compact molding apparatus shown in FIG. 3. 図１０に示す状態から、上パンチプレートの下降を開始した状態を示す一部省略断面側面図である。FIG. 11 is a partially omitted cross-sectional side view showing a state in which the lowering of the upper punch plate is started from the state shown in FIG. 10. 図１１に示す状態から、上パンチプレートがさらに下降され、下インナーパンチが下死点位置に到達した状態を示す一部省略断面側面図である。FIG. 12 is a partially omitted cross-sectional side view showing a state in which the upper punch plate is further lowered from the state shown in FIG. 11 and the lower inner punch reaches the bottom dead center position. 図１２に示す状態から、上パンチプレートがさらに下降され、２段ギアの圧粉成形が完了した状態を示す一部省略断面側面図である。FIG. 13 is a partially omitted cross-sectional side view showing a state where the upper punch plate is further lowered from the state shown in FIG.

Explanation of symbols

１０、１１…圧粉成形金型装置１０ａ…上ダイセット
１０ｂ…下ダイセット１２…上インナーパンチ
１４…上アウターパンチ１６…上ボスパンチ
１８…下インナーパンチ２０…下アウターパンチ
２２…下ボスパンチ２４…ダイス
２６…センターコアロッド２８…ギア成形金型
３０…リング状金型３２ａ、３２ｂ…コア金型
４８…上パンチプレート５０…ベースプレート
５２…第１フローティングプレート５４…第２フローティングプレート
５６…ダイスプレート５８…下ラムプレート
６０、６２、６４、６８…油圧シリンダ機構
６６…ガイドポスト７２、７４…エアシリンダ機構
１００…２段ギア１０２…円盤部
１０４…第１ギア部１０５…ボス部
１０６…第２ギア部
Ｃ…キャビティＰ…粉末材料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 11 ... Compaction mold apparatus 10a ... Upper die set 10b ... Lower die set 12 ... Upper inner punch 14 ... Upper outer punch 16 ... Upper boss punch 18 ... Lower inner punch 20 ... Lower outer punch 22 ... Lower boss punch 24 ... Die 26 ... Center core rod 28 ... Gear mold 30 ... Ring mold 32a, 32b ... Core mold 48 ... Upper punch plate 50 ... Base plate 52 ... First floating plate 54 ... Second floating plate 56 ... Die plate 58 ... Lower ram plate 60, 62, 64, 68 ... Hydraulic cylinder mechanism 66 ... Guide post 72, 74 ... Air cylinder mechanism 100 ... Two-stage gear 102 ... Disc part 104 ... First gear part 105 ... Boss part 106 ... Second gear part C ... Cavity P ... Powder material

Claims

A gear part is provided on the outer periphery of the disk part, and a gear part having a boss part smaller in diameter than the gear part and thicker in the axial direction than the disk part is formed in the center of the disk part. A compacting mold apparatus for
An upper punch and a lower punch that are press-formed by sandwiching the disk portion in the axial direction;
An upper boss punch and a lower boss punch, which are disposed on the inner peripheral side of the upper punch and the lower punch, and press-molded by sandwiching the boss portion in the axial direction;
A floating mechanism for floatingly supporting the lower punch in the axial direction;
With
The lower punch has a lower inner punch for forming the disk part, and a lower outer punch arranged on the outer peripheral side of the lower inner punch,
The floating mechanism has a floating mechanism for a lower inner punch for floatingly supporting the lower inner punch, and a floating mechanism for a lower outer punch for floatingly supporting the lower outer punch,
The repulsive force of the floating mechanism with respect to the pressing force from the upper punch is capable of compacting the disk part into a compact by the upper punch and the lower inner punch , and after compacting the disk part. The repulsive force that allows the lower inner punch and the lower outer punch to descend ,
Powder molding die apparatus wherein the lower outer punch is characterized that you stop falling by abutting the stopper after the lower inner punch is stopped down by contact with the stopper is lowered.

Claim 1 Te powder molding die apparatus odor described powder molding die, characterized in that towards the lower Bosupanchi is composed of material having higher rigidity than the lower punch apparatus.

In the compacting mold apparatus of Claim 1 or 2 ,
The powder mold apparatus according to claim 1, wherein the floating mechanism comprises a hydraulic cylinder mechanism.

In the compacting mold apparatus of any one of Claims 1-3 ,
The said lower boss punch is comprised by the cemented carbide, The compacting die apparatus characterized by the above-mentioned.

In the compacting mold apparatus of Claim 4,
The said lower punch is comprised by high speed tool steel or hot die steel, The compacting die apparatus characterized by the above-mentioned.

In the compacting mold apparatus of any one of Claims 1-5,
On the outer periphery of the boss portion, there is provided a boss side gear portion that is smaller in diameter and thicker in the axial direction than the gear portion provided on the outer periphery of the disk portion, and the gear component is configured as a two-stage gear. A compacting mold device characterized by.

A gear part is provided on the outer periphery of the disk part, and a gear part having a boss part smaller in diameter than the gear part and thicker in the axial direction than the disk part is formed in the center of the disk part. A compacting method obtained by
Filling a powder material into a cavity formed by a die, a lower boss punch, a lower inner punch arranged on the outer peripheral side of the lower boss punch, and a lower outer punch arranged on the outer peripheral side of the lower inner punch;
Lowering the upper punch with respect to the powder material, and performing compacting of the disk portion with the upper punch and the lower inner punch; and
After the disk portion is compacted, the lower inner punch and the lower outer punch are supported by a floating mechanism for the lower inner punch and the floating mechanism for the lower outer punch that supports the lower inner punch and the lower outer punch, respectively. Lowering under the action of, the step of bringing only the lower inner punch into contact with the stopper and stopping the lowering,
After the lower inner punch is lowered and stopped, the lower outer punch is further lowered and brought into contact with a stopper to be lowered and stopped; and
A compacting method characterized by comprising: