JP5396901B2 - Mold and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、プラスチック部品等の成形に用いられる金型及びその製造方法に関するものであり、特にワイヤーハーネスにおけるコネクタ等の小型のプラスチック部品の成形に好適に用いられる金型及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a mold used for molding plastic parts and the like and a method for manufacturing the same, and more particularly to a mold suitably used for molding small plastic parts such as a connector in a wire harness and a method for manufacturing the same.
自動車用ワイヤーハーネスでは、ワイヤーの接続部分に小型のプラスチック部品からなるコネクタが用いられている。このようなワイヤーハーネス用コネクタは、所定の金型にプラスチックを射出成形することで所定の形状に製造されている。 In a wire harness for automobiles, a connector made of a small plastic part is used at a wire connecting portion. Such a wire harness connector is manufactured in a predetermined shape by injection-molding plastic into a predetermined mold.
コネクタの成形に用いられる金型は、一般に、金属の母材の表面を放電加工することで所定の形状に形成されている。しかし、放電加工を施した金型は、加工面となる金型表面に、引張り方向の残留応力が残ってしまう。引っ張り方向の残留応力は、金型の強度を低下させ、金型寿命を短くするという問題があった。そこで、放電加工を施した金型表面に、圧縮方向の残留応力を発生させて、金型の強度低下を改良する方法が公知である(例えば、特許文献1、2参照)。
A mold used for forming a connector is generally formed into a predetermined shape by subjecting the surface of a metal base material to electrical discharge machining. However, in a die subjected to electric discharge machining, residual stress in the tensile direction remains on the die surface serving as a machined surface. The residual stress in the pulling direction has a problem of reducing the strength of the mold and shortening the mold life. Therefore, a method is known in which a residual stress in the compression direction is generated on the surface of the die subjected to electric discharge machining to improve the strength reduction of the die (for example, see
特許文献1に記載の方法は、放電加工面にアルミナ等の不定形の粒子を噴射して加工変質層を完全除去する第1工程と、スチール、セラミック、ガラスビーズ等の球状の粒子を噴射して表面荒さを調整するとともに圧縮方向の残留応力を付加する第2工程とを行う方法である。
In the method described in
また上記特許文献2に記載の方法は、金型表面に衝撃塑性加工を施した後、加工表面に0MPa超〜1000MPa、深さ0.2mmの位置に300MPa以上降伏応力以下の残留応力を付加した後、電解研磨、エメリー紙研磨、ワイヤー放電等により、上記処理を施した部分を厚さ0.3mm〜1mm未満の範囲で除去するものである。
In the method described in
しかしながら、上記特許文献1に記載の方法をワイヤーハーネス用金型に適用して、加工変質層を完全除去してしまうと、金型の寸法の変化が大きくなってしまうという問題があった。ワイヤーハーネス用金型は、部品寸法が小さな精密金型であり、加工変質層を全部除去してしまうと、除去前後の寸法変化が大きくなりすぎる。また上記特許文献1の方法では、第1工程及び第2工程の合計の加工時間が20分程度かかっており、加工時間が長くなり、加工コストが上昇してしまう。
However, if the method described in
また上記特許文献2に記載の方法をワイヤーハーネス用金型に適用しようとすると、電解研磨等により表面の研磨を0.3〜1mm行うため、加工量が大きく、加工コストが上昇してしまうという問題があった。また、金型の加工量が大きくなると、金型の加工精度にも悪影響を与えると考えられる。
Further, if the method described in
本発明の解決しようとする課題は、上記問題点を解決しようとするものであり、加工精度が良好で、加工コストが安価な金型及びその製造方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a mold having good machining accuracy and low machining cost, and a method for manufacturing the same.
上記課題を解決するために本発明の金型は、放電加工により形成された加工変質層が残存し、該加工変質層が圧縮方向の残留応力を有していることを要旨とするものである。 In order to solve the above problems, the mold of the present invention is characterized in that a work-affected layer formed by electric discharge machining remains and the work-affected layer has residual stress in the compression direction. .
本発明の金型の製造方法は、放電加工を施して所定の金型形状に加工を行う放電加工工程と、上記放電加工工程で生じた加工変質層を残存し該加工変質層に圧縮方向の残留応力を付加する応力付加工程とを備えることを要旨とするものである。 The mold manufacturing method of the present invention includes an electric discharge machining process in which electric discharge machining is performed to form a predetermined mold shape, and a work-affected layer generated in the electric discharge machining process remains, and the work-affected layer has a compression direction. And a stress applying step for adding residual stress.
本発明の金型は、放電加工による加工変質層に圧縮方向の残留応力を有しているので、金型の強度が上昇し、金型の寿命を伸ばすことができる。更に、加工変質層を除去しないことにより、金型寸法が大きく変化することがないので、金型寸法の精度が良好である。また加工変質層を除去しないので、金型に反りが発生することもない。更に、加工変質層を除去しないので、短時間で加工を行うことができ、加工コストが上昇することもないといった効果を有する。 Since the metal mold | die of this invention has the residual stress of a compression direction in the process-affected layer by electric discharge machining, the intensity | strength of a metal mold | die can be raised and the lifetime of a metal mold | die can be extended. Furthermore, since the mold dimension does not change greatly by not removing the work-affected layer, the precision of the mold dimension is good. In addition, since the work-affected layer is not removed, the mold does not warp. Furthermore, since the work-affected layer is not removed, the work can be performed in a short time, and the processing cost is not increased.
本発明の金型の製造方法は、放電加工を施して所定の金型形状に加工を行う放電加工工程と、上記放電加工工程で生じた加工変質層を残存し該加工変質層に圧縮方向の残留応力を付加する応力付加工程とを有するものであるから、寸法精度の良好な金型が確実に得られる。更に加工時間も短時間でよく加工コストが安価である。 The mold manufacturing method of the present invention includes an electric discharge machining process in which electric discharge machining is performed to form a predetermined mold shape, and a work-affected layer generated in the electric discharge machining process remains, and the work-affected layer has a compression direction. And a stress applying step for adding residual stress, so that a mold with good dimensional accuracy can be obtained with certainty. Furthermore, the processing time is short and the processing cost is low.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は本発明の金型の一例を示す断面図である。図1に示すように、本発明の金型1は、母材2の表面が放電加工により所定の形状に形成されている。そして母材2の表面には、放電加工による加工変質層3が除去されずに残存している。更に金型1は、加工変質層3に圧縮方向の応力を付加して、加工変質層3が圧縮方向の残留応力を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a mold of the present invention. As shown in FIG. 1, in the
加工変質層3の圧縮方向の応力からなる残留応力は、金型1の表面の加工変質層3に対して粒子を噴射することにより付加されたものである。この圧縮方向の応力を付加するための粒子の噴射は、加工変質層3を除去せず、金型寸法が変化しない噴射圧力、噴射時間等の噴射条件で行えばよい。
The residual stress composed of stress in the compression direction of the work-affected
以下、本発明の金型の製造方法について説明する。図2(a)〜(c)は本発明の金型の製造方法の各工程を示す断面図である。本発明の金型の製造方法は、先ず図2(a)に示すように母材2を準備して母材2の表面に放電加工を施す放電加工工程を行う。放電加工工程を行うと、図2(b)に示すようにで、母材2の表面が所定の金型形状に形成される。また同図に示すように、母材2の表面には放電加工による加工変質層3が形成される。
Hereinafter, the manufacturing method of the metal mold | die of this invention is demonstrated. 2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views showing respective steps of the mold manufacturing method of the present invention. In the mold manufacturing method of the present invention, first, as shown in FIG. 2A, a
金型に凹凸を形成する放電加工方法としては、公知の放電加工装置等を用いた方法が利用できる。また母材2は、ワイヤーハーネス用コネクタ等の小型プラスチック部品の成形用金型に通常用いられる金属材料が利用できる。
As an electric discharge machining method for forming irregularities on the mold, a method using a known electric discharge machining apparatus or the like can be used. In addition, the
次いで図2(c)に示すように、応力付加工程では、噴射装置4を用いて上記放電加工工程において生じた加工変質層3に粒子を噴射して、圧縮方向の応力を付加する。このとき、粒子の噴射は金型寸法が変化しないように行い、加工変質層3を完全に除去せずに、加工変質層3が残存している状態で圧縮方向の応力を付加する。粒子の噴射に用いる噴射装置4は、ブラスト装置等の研掃装置を利用することができる。
Next, as shown in FIG. 2C, in the stress application step, particles are injected onto the work-affected
粒子の噴射による応力付加工程は、第1噴射工程で、アルミナのような角のある不定形の粒子を噴射し、第2噴射工程で、ガラスビーズのような球状の粒子を噴射するのが好ましい。第1噴射工程及び第2噴射工程のいずれも、加工変質層3を完全に除去しないように噴射する。上記第1噴射工程で用いられる不定形の粒子は、金型の母材よりも高い硬度の粒子であればよい。また不定形の粒子は、アルミナ以外の他の不定形の粒子を用いてもよい。上記第2噴射工程で用いられる球状の粒子は、金型の母材よりも高い硬度の球状の粒子であればよく、ガラスビーズ以外にスチール、セラミック等の粒子を用いることができる。
In the step of applying stress by the injection of particles, it is preferable that in the first injection step, angular irregular particles such as alumina are injected, and in the second injection step, spherical particles such as glass beads are injected. . In both the first injection process and the second injection process, the process-affected
このように応力の付加を、不定形の粒子を用いた第1噴射工程と、球状の粒子を用いた第2噴射工程との二つの噴射工程に分けて行うことにより、以下の利点がある。先ず第1噴射工程では、不定形の角のある粒子を噴射することで、加工変質層3に圧縮方向の残留応力を確実に付与することができる。次いで第2噴射工程では、第1噴射工程において角のある不定形の粒子の噴射により金型の表面が荒れた部分が、球状の粒子の噴射で研磨されて平滑になる。しかも球状の粒子の噴射により、加工変質層3に圧縮方向の応力も更に付与される。
Thus, by adding stress to the two injection processes, the first injection process using irregular particles and the second injection process using spherical particles, there are the following advantages. First, in the first injection step, residual stress in the compression direction can be reliably applied to the work-affected
第1噴射工程、第2噴射工程で、加工変質層3を除去しない具体的な噴射条件の一例は、以下の通りである。第1噴射工程は、不定形粒子の粒径が、20〜40μmであるのが好ましい。また不定形の粒子を噴射する圧力は、0.3MPa以下であるのが好ましく、更に好ましくは0.1〜0.2MPaの範囲である。また不定形の粒子の噴射時間は、30秒以下であるのが好ましく、更に好ましくは20秒以下である。上記の噴射条件は、加工距離が50〜150mmの場合である。
An example of specific injection conditions in which the work-affected
第2噴射工程は球状の粒子の粒径が、10〜30μmの範囲であるのが好ましい。また球状の粒子を噴射する圧力は、0.3MPa以下であるのが好ましく、更に好ましくは0.1〜0.2MPaの範囲である。また球状の粒子の噴射時間は30秒以下であるのが好ましく、更に好ましくは20秒以下である。 In the second injection step, the spherical particles preferably have a particle size in the range of 10 to 30 μm. The pressure for injecting the spherical particles is preferably 0.3 MPa or less, and more preferably in the range of 0.1 to 0.2 MPa. Further, the ejection time of the spherical particles is preferably 30 seconds or shorter, more preferably 20 seconds or shorter.
〔実験例〕
上記の放電加工層を除去せず2段階で粒子を噴射して圧縮方向の応力を付加した場合の効果を検証する実験を行った。実験には図3(a)に示す形状の試験片5を用いた。試験片5は、厚さ1.2mmの工具鋼製板状体の所定の部分(図中斜線で示した部分)に放電加工を施して放電加工部6を形成した。試験片5の放電加工部6以外の部分は研削加工により形成した。試験片5には、疲労試験器に取り付けるための固定用の取り付け穴7が設けられている。この試験片5の放電加工部6に、粒径30μmの不定形アルミナ粒子を用いて空気圧力0.1〜0.2MPa、距離50〜150mmで約10秒未満噴射し、次いで、放電加工部6に、粒径20μmのガラスビーズを用いて、空気圧力0.1〜0.2MPa、金型までの距離50〜150mmで約10秒未満噴射して、圧縮方向の応力を付加した。この粒子噴射後の試験片5の放電加工部6の断面組織を顕微鏡観察したところ、表面に加工変質層が残存していることが確認できた。
[Experimental example]
An experiment was conducted to verify the effect of applying stress in the compression direction by ejecting particles in two stages without removing the electric discharge machining layer. In the experiment, a
更に試験片5の疲労試験を行った。比較のために、放電加工を行って放電加工部を形成したが、圧縮方向の応力を付加しないかった試験片(放電加工のみ)についても試験を行った。試験の結果を図4のグラフに示す。尚、疲労試験方法は下記の通りである。
Further, a fatigue test of the
疲労試験方法は、JIS Z 2275「金属平板の平面曲げ疲れ試験方法」に準じて行った。図3(b)に示すように、試験器8の固定部9に試験片5の取り付け穴7を用いて取り付け、図中試験片5の上方を支持体10で支持し、繰り返し速度が600cpmとして試験片5の表面に曲げ応力を加え、破壊までの繰り返し数を測定した。
The fatigue test method was performed according to JIS Z 2275 “Flatness bending fatigue test method for metal flat plate”. As shown in FIG.3 (b), it attaches to the fixing |
図4のグラフに示すように、疲労試験の結果、圧縮方向の応力を付加したもの(放電加工+応力付加)は、放電加工のみのものと比較して繰り返し回数が多くなっており、強度の向上が確認できた。 As shown in the graph of FIG. 4, as a result of the fatigue test, the stress added in the compression direction (electric discharge machining + stress addition) has a larger number of repetitions than the electric discharge machining alone, and the strength Improvement was confirmed.
本発明の金型は、大きさとして一辺が10mm以下程度の小型の精密な小型プラスチック部品の成形に好適であり、特に自動車用ワイヤーハーネスのコネクタ等の部品の成形に好適に用いることができる。 The mold of the present invention is suitable for molding small, precise and small plastic parts having a side of about 10 mm or less, and particularly suitable for molding parts such as connectors for automobile wire harnesses.
1 金型
2 母材
3 加工変質層
4 噴射装置
1
Claims (4)
前記圧縮方向の残留応力が、前記加工変質層に対する粒子の噴射により付加されたものであることを特徴とする金型。 A mold used for molding a plastic for a connector for a wire harness , wherein a work-affected layer formed by electric discharge remains, and the work-affected layer has a residual stress in the compression direction ,
The mold according to claim 1, wherein the residual stress in the compression direction is added by injection of particles to the work-affected layer .
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