JP5146341B2 - Mold structure for insert molding and molding method - Google Patents
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Description
本発明は、シャフト材と粉末冶金材からなる部品をインサート成型する金型構造及び成型方法に関する。 The present invention relates to a mold structure and a molding method for insert molding a part made of a shaft material and a powder metallurgy material.
従来、特許文献1に見られるような拡散接合部品は、シャフト材A、および、原料粉末Bが圧搾された粉末冶金材料Cからなる異なる2材質A、Cを別工程にて各々製作し、組み込み機械や人手などからなる組み込み工程を経て、A+Cを作成し、拡散接合を施す焼結工程へと送られる。これは拡散接合自体の強固な接合を狙ったものであるが、組み込み工程における削減、および高精度化は実現できていない。すなわち、従来技術の場合、組み込まれる部分には適度なクリアランスが必要であり、二部材の直角度や同軸度の高精度化は見込めない。図1は、従来技術のシャフト材A、粉末冶金材料Cを組み込む説明図であり、図2は、シャフト材Aと粉末冶金材Cからなる部品1の一例を示す概略図である。
Conventionally, diffusion bonding parts such as those disclosed in
本発明は、拡散接合の高強度化、高精度化と省力化が広く望まれることを鑑み、原料粉末圧搾成型時にインサート成形するということにより、接合部の高強度化を実現し、接合精度の高精度化と組み込み工程の省力化とその後の加工工数低減を実現するものである。 In view of the wide demand for diffusion bonding with high strength, high accuracy, and labor saving, the present invention realizes high strength of the joint by insert molding at the time of raw material powder compression molding, It achieves higher accuracy, labor saving in the assembly process, and subsequent reduction of processing man-hours.
請求項1の発明は、シャフト材(A)と粉末冶金材(C)からなる部品(1)をインサート成型する金型構造であって、該金型構造は、ダイ(10)と、該ダイ(10)内にそれぞれ上下動可能に挿入された上パンチ(1)及び下パンチ(2)と、前記上パンチ(1)内に上下動可能に挿入されたシャフト押さえ(4)と、前記下パンチ(2)内に上下動可能に挿入されたコアロッド(3)とを具備し、前記コアロッドの上面には前記シャフト材の一部を保持するセット穴(2)が設けられており、前記シャフト押さえ(4)と前記下パンチ(2)で、セット穴(2)にセットされた前記シャフト材(A)を上下から挟圧した状態で、前記上パンチ(1)及び前記下パンチ(2)の間の前記ダイ内に充填された原料粉末(B)を圧搾して、シャフト材(A)と粉末冶金材(C)からなる部品(1)をインサート成型する金型構造である。
The invention of
これにより、接合部の構造強度の改善、接合部の直角度などの寸法精度が改善され組み込み工程の省力化とその後の加工工数低減を実現するものである。 As a result, the structural strength of the joint portion is improved and the dimensional accuracy such as the perpendicularity of the joint portion is improved, thereby realizing labor saving in the assembling process and subsequent reduction in the number of processing steps.
請求項2の発明は、シャフト材(A)と粉末冶金材(C)からなる部品(1)をインサート成型する方法であって、ダイ(10)と、該ダイ(10)内に挿入された上パンチ(6)及び下パンチ(5)と、前記上パンチ(6)内に挿入されたシャフト押さえ(4)と、前記下パンチ(5)内に挿入されたコアロッド(3)とを具備する金型構造において、
前記コアロッド(3)のセット穴(2)に前記シャフト材(A)の一部をセットするステップと、前記シャフト押さえ(4)と前記コアロッド(3)で、セットされた前記シャフト材(A)を挟圧して所定位置まで移動させるステップと、前記上パンチ(6)または前記下パンチ(5)の一方、若しくは、両方を移動させて、前記上パンチ(6)及び前記下パンチ(5)の間の前記ダイ内に充填された原料粉末(B)を圧搾するステップとからなるインサート成型方法である。これにより、請求項1の発明と同様な効果を実現できる。
The invention of claim 2 is a method of insert-molding a part (1) comprising a shaft material (A) and a powder metallurgy material (C), and is inserted into the die (10) and the die (10). An upper punch (6) and a lower punch (5), a shaft presser (4) inserted into the upper punch (6), and a core rod (3) inserted into the lower punch (5) are provided. In the mold structure,
The step of setting a part of the shaft material (A) in the set hole (2) of the core rod (3), and the shaft material (A) set by the shaft presser (4) and the core rod (3) And moving one or both of the upper punch (6) and the lower punch (5) to move the upper punch (6) and the lower punch (5). It is an insert molding method consisting of a step of squeezing the raw material powder (B) filled in the die. Thereby, the same effect as that of the invention of
請求項3の発明は、前記シャフト材(A)と前記粉末冶金材(C)との接合面が複数の凹凸部から構成されている。
これにより、従来技術では組み込まれる部分の接合部の形状は直線でなければならなかったが、本発明では凹凸面とすることができ、接合面積が画期的に増大することから、従来の拡散接合では得ることが出来ない高強度拡散接合を実現することができる。すなわち、請求項2の発明のインサート加工を用いて製造された部品では、例えばシャフト材の頭部A’’に山溝等がある場合、その隙間にBが入り込みことができ、高強度拡散接合を実現することができる。
In the invention of
As a result, the shape of the joint portion to be incorporated in the prior art had to be a straight line, but in the present invention, it can be an uneven surface, and the joining area is dramatically increased. High strength diffusion bonding that cannot be obtained by bonding can be realized. That is, in the part manufactured using the insert processing of the invention of claim 2, for example, when there is a mountain groove or the like in the head portion A ″ of the shaft material, B can enter the gap, and high strength diffusion bonding is performed. Can be realized.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施形態について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。従来技術に対しても同様に同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. About each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure, and the description is abbreviate | omitted. Similarly, with respect to the prior art, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本発明のシャフト材Aと粉末冶金材Cからなる部品の一例としては、図2のようなものが挙げられる。シャフト材Aとは、一般的な溶製材を対象としている。SKH51、SKH11、SUJ2など一般的に軸受けなどに使われる材質を含む。粉末冶金材としては、Feを主たる元素として、数種類の添加材と不可避な元素を含み、10μ〜80μに平均粒径を有する粉末材料が挙げられる。 An example of a part made of the shaft material A and the powder metallurgy material C of the present invention is as shown in FIG. The shaft material A is a general melted material. Includes materials commonly used for bearings, such as SKH51, SKH11, SUJ2. Examples of the powder metallurgy include a powder material having several types of additives and inevitable elements with Fe as a main element and having an average particle diameter of 10 μ to 80 μ.
本発明の適用される一例としては、燃料噴射弁のアーマチャ(例えば、特開2008−151048号公報等参照)等に利用することができる。本発明により、燃料噴射弁の場合、高圧化・低価格化に大きく貢献する。なお、シャフト材と粉末冶金材の拡散接合部材において、その拡散接合面が成形プレスの圧搾方向と平行な場合なら、任意の形状材に適用でき、図2の形状に限定されるものではなく、燃料噴射弁のアーマチャ以外の広い用途が考えられる。 As an example to which the present invention is applied, it can be used for an armature of a fuel injection valve (see, for example, JP-A-2008-151048). According to the present invention, in the case of a fuel injection valve, it greatly contributes to high pressure and low price. In addition, in the diffusion bonding member of the shaft material and the powder metallurgy material, if the diffusion bonding surface is parallel to the pressing direction of the molding press, it can be applied to any shape material, and is not limited to the shape of FIG. A wide range of applications other than the armature of the fuel injection valve can be considered.
図3は、本発明の一実施形態の金型構造とその作動を時系列に沿って模式的に示す概略図である。
図3において、本金型構造は、固定されたダイ10の内部に、上パンチ6及び下パンチ5がそれぞれ上下動可能に挿入されている。上パンチ6及び下パンチ5ともに可動である。上パンチ6の内部7には、シャフト押さえ4が、上下動可能に挿入されており、ばね、または、空気圧等により加圧できるようになっている。下パンチ5内には、コアロッド3が、上下動可能に挿入されている。Bは充填された原料粉末である。
上パンチ6または下パンチ5の一方を移動させて、上パンチ6及び下パンチ5の間のダイ10内に充填された原料粉末Bを圧搾するようにしてもよい。すなわち、加圧成型としては、両押し法に適用した場合に限らず、片押し法に適用してもよい。
FIG. 3 is a schematic view schematically showing a mold structure and its operation according to one embodiment of the present invention along a time series.
3, in this mold structure, an upper punch 6 and a
One of the upper punch 6 and the
コアロッド3の上面にはシャフト材Aの一部を保持するセット穴2が設けられている。本実施形態では、シャフト材Aの軸部A’を利用してセット穴2に嵌合する。セット穴の形状はインサート材の形状に合わせて保持できるように設ければよい。
図4は、シャフト材Aの別の実施形態の形状を示す図である。
A set hole 2 for holding a part of the shaft material A is provided on the upper surface of the
FIG. 4 is a diagram illustrating the shape of another embodiment of the shaft material A. FIG.
次に、本発明の一実施形態の金型構造を用いた作動、インサート成型を行うプロセスについて、説明する。
まず、シャフト材Aをセット穴2にセットし、上パンチ6及び下パンチ5の間のダイ内に原料粉末Bを充填する。そして、シャフト押さえ4とコアロッド3で、セット穴2にセットされたシャフト材Aを上下から挟圧した状態で、上パンチ6及び下パンチ5の間の前記ダイ内に充填された原料粉末Bを圧搾して、シャフト材Aと粉末冶金材Cからなる部品1)をインサート成型する。
Next, an operation using the mold structure of one embodiment of the present invention and a process for performing insert molding will be described.
First, the shaft material A is set in the set hole 2, and the raw material powder B is filled in the die between the upper punch 6 and the
図3の(a)〜(c)を参照して、このプロセスを説明する。中心線αはシャフト材Aの頭部A’’の垂直物理的中央を示す線である。βは、上パンチ6及び下パンチ5の間の初期状態での垂直物理的中央を示す線である。図3(a)において、シャフト押さえ4とコアロッド3で、セット穴2にセットされたシャフト材Aを上下から挟圧した状態となっている。次に、図3(b)のように、シャフト押さえ4が、空気圧等により加圧が開始されて、線αが線βに一致するように下降する。この状態で上パンチ6及び下パンチ5の間に所望の圧搾圧力をかけることで、図3(c)のようにインサート成形を実現する。なお、圧搾について圧力等の圧搾条件の一例は650Mpa〜1200MPaである。
This process will be described with reference to (a) to (c) of FIG. The center line α is a line indicating the vertical physical center of the head A ″ of the shaft material A. β is a line indicating the vertical physical center in the initial state between the upper punch 6 and the
その後、シャフト材Aと粉末冶金材Cからなる部品1は、一例として1000度〜1300度の温度にて焼結することにより粉末冶金材Cがシャフト材Aと拡散接合された焼結部品が完成する。
Thereafter, the
別の一実施形態として、図4のシャフト材Aの形状を用いた場合を説明する。
この場合は、シャフト材Aの頭部A’’には、断面が矩形波状の溝が多数形成されている。図1のような従来技術では直線でなければならなかった。この実施形態の場合、先に述べたように、シャフト押さえ4とコアロッド3で、セット穴2にセットされたシャフト材Aを上下から挟圧した状態で、上パンチ6及び下パンチ5の間の前記ダイ内に充填された原料粉末Bを圧搾して、シャフト材Aと粉末冶金材Cからなる部品1)をインサート成型する。このため、溝に原料粉末Bが入り込んで、成形が完成する。 このように頭部A’’に溝が多数形成することで、接合面積が画期的に増大することから、従来の拡散接合では得ることが出来ない高強度拡散接合を実現することができる。
なお、図4のシャフト材Aの頭部溝形状に限らず、ねじ溝でもよく、一般的に任意の凹凸形状にすることも可能である。
As another embodiment, the case where the shape of the shaft material A of FIG. 4 is used will be described.
In this case, the head A ″ of the shaft material A is formed with a large number of grooves having a rectangular wave cross section. In the prior art as shown in FIG. In the case of this embodiment, as described above, with the shaft presser 4 and the
In addition, it is not restricted to the head groove shape of the shaft material A of FIG. 4, A screw groove may be sufficient and generally it can also be made into arbitrary uneven | corrugated shape.
上記一実施形態の金型構造では、固定されたダイ10の内部に、上パンチ6及び下パンチ5がそれぞれ上下動可能に挿入されていたが、別の一実施形態として、上パンチ6または下パンチ5の一方を移動させて、上パンチ6及び下パンチ5の間のダイ10内に充填された原料粉末Bを圧搾するようにしてもよい。すなわち、加圧成型としては、両押し法に適用した場合に限らず、片押し法に適用してもよい。片押し法で成型する場合には、図3(b)において、αの線が、βの線より下方となるように位置決め制御して、最終的に図3(c)の状態になるように制御されればならない。
In the mold structure of the above-described embodiment, the upper punch 6 and the
A シャフト材
B 原料粉末
C 粉末冶金材
3 コアロッド
4 シャフト押さえ
5 下パンチ
6 上パンチ
10 ダイ
A Shaft material B Raw material powder C
Claims (3)
前記コアロッド(3)の上面には前記シャフト材の一部を保持するセット穴(2)が設けられており、前記シャフト押さえ(4)と前記コアロッド(3)で、セット穴(2)にセットされた前記シャフト材(A)を上下から挟圧した状態で、前記上パンチ(6)及び前記下パンチ(5)の間の前記ダイ内に充填された原料粉末(B)を圧搾して、シャフト材(A)と粉末冶金材(C)からなる部品(1)をインサート成型する金型構造。 A mold structure for insert-molding a part (1) composed of a shaft material (A) and a powder metallurgical material (C). The mold structure is formed into a die (10) and a die (10), respectively. An upper punch (6) and a lower punch (5) inserted movably, a shaft presser (4) inserted in the upper punch (6) to move up and down, and an upper punch (5) in the lower punch (5) A core rod (3) movably inserted;
The upper surface of the core rod (3) is provided with a set hole (2) for holding a part of the shaft material, and the shaft holder (4) and the core rod (3) are set in the set hole (2). With the shaft material (A) pressed from above and below, the raw material powder (B) filled in the die between the upper punch (6) and the lower punch (5) is squeezed, A mold structure for insert-molding a part (1) composed of a shaft material (A) and a powder metallurgy material (C).
ダイ(10)と、該ダイ(10)内に挿入された上パンチ(6)及び下パンチ(5)と、前記上パンチ(6)内に挿入されたシャフト押さえ(4)と、前記下パンチ(5)内に挿入されたコアロッド(3)とを具備する金型構造において、
前記コアロッド(3)のセット穴(2)に前記シャフト材(A)の一部をセットするステップと、
前記シャフト押さえ(4)と前記コアロッド(3)で、セットされた前記シャフト材(A)を挟圧して所定位置まで移動させるステップと、
前記上パンチ(6)または前記下パンチ(5)の一方、若しくは、両方を移動させて、前記上パンチ(6)及び前記下パンチ(5)の間の前記ダイ内に充填された原料粉末(B)を圧搾するステップとからなるインサート成型方法。 A method of insert molding a part (1) comprising a shaft material (A) and a powder metallurgy material (C),
Die (10), upper punch (6) and lower punch (5) inserted into die (10), shaft presser (4) inserted into upper punch (6), and lower punch (5) In a mold structure comprising a core rod (3) inserted in
Setting a part of the shaft material (A) in the set hole (2) of the core rod (3);
The shaft presser (4) and the core rod (3) sandwich the set shaft material (A) and move it to a predetermined position;
Raw material powder filled in the die between the upper punch (6) and the lower punch (5) by moving one or both of the upper punch (6) and the lower punch (5) An insert molding method comprising the step of squeezing B).
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