JP5480646B2

JP5480646B2 - 真空鋳造用金型

Info

Publication number: JP5480646B2
Application number: JP2010012373A
Authority: JP
Inventors: 俊秀砂田; 俊仁竹内; 毅木村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: JP2011147981A

Description

本発明は、真空ダイカスト等に用いられる真空鋳造用金型に係り、特にイジェクトピンの貫通孔のシール技術に関する。

この種の金型は、通常、鋳造製品を金型から離型させるイジェクトピンを備えているが、金型内のキャビティを真空吸引する際にイジェクトピンの貫通孔から空気がキャビティに吸引されるリークを防ぐために、貫通孔にはＯリング等のシール部材が装着される（特許文献１）。

特許第４１９９２０９号公報

Ｏリング等のシール部材でイジェクトピンと貫通孔との間の隙間をシールする従来構造では、イジェクトピンの数に応じたシール部材の数および装着作業を要するため、金型の組み立てが煩雑であるという問題がある。また、シール部材は劣化するものであるから使用可能であるか否かの確認作業も必要となり、また、寿命が到来してリークが生じた場合には、多数のシール材の中から使用不能となったものを探索することになるなど、メンテナンスの面で不利な点が多い。

よって本発明は、イジェクトピンの貫通孔からの空気のリークを抑制してキャビティの高い真空度が保持されるとともに、金型の組み立て作業やメンテナンスが容易となる真空鋳造用金型を提供することを目的とする。

本発明の真空鋳造用金型は、金型内のキャビティを真空吸引した後、該キャビティに溶湯を充填し、溶湯充填後、金型に貫通されたイジェクトピンをキャビティ方向に突き出して鋳造製品を離型させる真空鋳造用金型であって、前記金型に形成された前記イジェクトピンの貫通孔は、前記キャビティ側に形成されて該イジェクトピンの突き出し方向先端部が摺動可能に挿入される摺動部と、該摺動部の背面側に形成されて前記摺動部よりも断面積が大きい遊嵌部とを有し、前記金型は、前記貫通孔の前記摺動部に連通して該摺動部を減圧する減圧路を有しており、前記減圧路は、前記貫通孔に沿って形成された縦溝と、該貫通孔に挿入したブッシュの外周面とで構成される縦孔を有することを特徴とする。

本発明の真空鋳造用金型においては、前記貫通孔の前記摺動部がブッシュで構成されている形態を含む。この形態では、特に金型の背面からキャビティ面（キャビティに面する面）までの距離が長く貫通孔を高精度に形成しにくい場合などに有効である。

本発明によれば、金型内のキャビティを真空吸引する際、イジェクトピンの貫通孔の摺動部に連通する減圧路を減圧することにより、貫通孔からキャビティへ向かう空気が減圧路に導入され、貫通孔からキャビティへ空気がリークすることが抑制される。このため、キャビティの高い真空度が保持される。また、従来のようにＯリング等のシール部材を用いず減圧路を形成する構成であることから、金型の組み立て作業やメンテナンスが容易となる。

本発明の一実施形態に係る金型の基本構造を有する参考例の金型の構造を示す断面図であって、（ａ）型締め状態、（ｂ）鋳造後に型開きしてイジェクトピンを突き出した状態である。図１の一部拡大図である。貫通孔の摺動部の減圧状態とキャビティの減圧状態との関係を示すグラフである。貫通孔の摺動部に対する減圧路の位置とキャビティの減圧状態との関係を示すグラフである。減圧路の他の形態を示す（ａ）正面図、（ｂ）断面図である。減圧路のさらに他の形態を示す（ａ）正面図、（ｂ）断面図である。本発明の一実施形態の貫通孔および減圧路を示す図で、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）断面図である。図７の形態の適用例を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。
（１）金型の基本的な構造および動作
はじめに、図１および図２により、一実施形態に係る真空ダイカスト用の金型の基本構造を有する参考例の金型を説明する。この金型は、固定型１０と可動型２０とを主体として構成されている。可動型２０は図中左右方向に移動可能に設けられたプラテン５０に一体的に固定されており、対向する固定型１０に対して進退自在とされている。

固定型１０と可動型２０は、本体型１１，２１と、これら本体型１１，２１の互いの対向面側に嵌合された入れ子状のキャビティ型１２，２２とを、それぞれ備えている。これらキャビティ型１２，２２の互いの対向面側には、鋳造製品の外形に応じた形状のキャビティＣを構成する凹所１２ａ，２２ａがそれぞれ形成されている。当該金型は、図１（ｂ）に示すように固定型１０から可動型２０を後退させた型開き状態から、可動型２０をプラテン５０ごと固定型１０側に向けて前進させると、固定型１０に可動型２０が合体して図１（ａ）に示す型締め状態となり、内部にキャビティＣが形成される。

固定型１０の本体型１１には、キャビティＣに溶湯を供給するための湯道やゲート等から構成される溶湯供給手段と、キャビティＣを減圧する真空ポンプ等からなる減圧手段とが設けられている（いずれも図示略）。

一方、可動型２０には、鋳造後に可動型２０を固定型１０から後退させて型開きした後、キャビティＣに成形された鋳造製品を離型させる複数のイジェクトピン３０がイジェクトプレート４１，４２に支持された状態で設けられている。イジェクトピン３０は円柱状の棒状部材であって可動型２０の進退方向に延びており、本体型２１とキャビティ型２２とにわたって形成された貫通孔２３に挿通されている。

可動型２０の本体型２１におけるプラテン５０側への対向面には凹所２２ｂが形成されており、この凹所１２ｂに、重ねて一体に構成されるイジェクトプレート４１，４２が配設されている。イジェクトプレート４１，４２は、プラテン５０と可動型２０の本体型２１とにわたって設けられた可動型２０の進退方向に延びるガイドロッド４３に沿って進退自在に支持されている。ガイドロッド４３の固定型１０側の端部には、鍔部４３ａが形成されている。

イジェクトピン３０は、プラテン５０側の後端部に鍔部３１を有している。イジェクトピン３０は、鍔部３１と反対側の先端部側から一方（固定型１０側）のイジェクトプレート４２に挿通され、鍔部３１が該イジェクトプレート４２のプラテン５０側の面に係合されている。そしてこのようにイジェクトピン３０をイジェクトプレート４２に挿通してから他方のイジェクトプレート４１をイジェクトプレート４２に重ねて固定することにより、イジェクトピン３０はイジェクトプレート４１，４２と一体的に進退するようになされている。

イジェクトプレート４１のプラテン５０側には複数のスペーサ４４が固定されている。図１（ａ）に示すように、イジェクトプレート４１，４２がプラテン５０側に後退してスペーサ４４がプラテン５０に当接すると、イジェクトピン３０は貫通孔２３に没入する待機位置に位置付けられる。この待機位置においては、イジェクトピン３０の先端は可動型２０のキャビティ型２１の内面と面一となる。また、図１（ｂ）に示すように、イジェクトプレート４１，４２が固定型１０側に前進するとイジェクトプレート４２がガイドロッド４３の鍔部４３ａに当接してそれ以上の前進が規制される。この時、イジェクトピン３０は先端部がキャビティ型２２の凹所２２ａに突き出したイジェクト位置に位置付けられる。

可動型２０のキャビティ型２２には、キャビティＣを真空吸引して減圧する際に貫通孔２３からの空気のリークを抑制する減圧路２４が形成されている。これら貫通孔２３および減圧路２４の構造は本発明に係るものであって、後で詳述する。

以上が参考例の金型の基本構成であり、次にこの金型による鋳造動作を説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、可動型２０が固定型１０に合体して型締め状態とされ、内部に、キャビティ型１２，２２の凹所１２ａ，２２ａからなるキャビティＣが形成される。この時、イジェクトピン３０は上記待機位置に位置付けられる。

次に、上記減圧手段によりキャビティＣが真空吸引され、所定の真空度になるまで減圧される。次に、上記溶湯供給手段によりキャビティＣに溶湯が供給、充填される。キャビティＣは減圧されているため、溶湯はキャビティＣの全領域にわたって充填され、キャビティＣに充満する。キャビティＣへの溶湯充填後は所定時間保持して溶湯を固化させる。これによりキャビティＣには所望形状の鋳造製品が成形される。

次に、可動型２０を固定型１０から後退させて型開きし、図１（ｂ）に示すようにイジェクトプレート４１，４２を固定型１０側に前進させ、イジェクトピン３０を凹所２２（ａ）に突き出させる。これにより成形された鋳造製品はイジェクトピン３０で押されて離型させられ、取り出しが可能となる。
以上が鋳造動作であり、次いで上記の貫通孔２３および減圧路２４について説明する。

（２）可動型の貫通孔および減圧路の構造
（２−１）貫通孔
図２に示すように、イジェクトピン３０が挿通される貫通孔２３は全長にわたって断面円形であるが、内径は２段階に分かれており、キャビティＣ側（図２で右側）に形成されてイジェクトピン３０の先端部が摺動可能に挿入される摺動部２３ａと、摺動部２３ａの背面側であるプラテン５０側に形成され、摺動部２３ａよりも断面積が大きくイジェクトピン３０との間に比較的大きな隙間ができる遊嵌部２３ｂとを有している。これら摺動部２３ａと遊嵌部２３ｂは同心状に形成されており、この場合、摺動部２３ａはキャビティ型２２に形成され、遊嵌部２３ｂは本体型２１からキャビティ型２２にわたって形成されている。

貫通孔２３の寸法例としては、イジェクトピン３０の直径がφ１２ｍｍであった場合、遊嵌部２３ｂの内径：φ１４ｍｍ、摺動部２３ａの内径：φ１２．０６ｍｍとされ、特に摺動部２３ａは寸法公差０．０２ｍｍで形成されることが好ましい。また、長さに関しては、遊嵌部２３ｂは任意であるが、摺動部２３ａは４０ｍｍ程度が好ましい。

（２−２）減圧路
キャビティ型２２には、貫通孔２３の摺動部２３ａに連通する減圧路２４が、摺動部２３ａに直交する状態に形成されている。減圧路２４には図示せぬ減圧手段が接続され、この減圧手段を作動させることにより、減圧路２４が減圧され、ひいては貫通孔２３が減圧される。なお、減圧手段は、キャビティＣを真空吸引する上記減圧手段と同一のものであってもよい。

（２−３）貫通孔および減圧路の作用効果
上記貫通孔２３および減圧路２４が形成された参考例の金型では、型締めしてキャビティＣを真空吸引する際、減圧路２４に接続された減圧手段を作動させて減圧路２４を減圧する。すると、減圧路２４に連通する摺動部２３ａも減圧される。

キャビティＣが減圧されている時には、イジェクトピン３０と貫通孔２３との隙間から空気がキャビティＣに吸引されるリークが発生しようとするが、貫通孔２３の摺動部２３ａが減圧されているため、遊嵌部２３ｂからキャビティＣへ向かう空気は摺動部２３ａに入ると減圧路２４に導入される。このため、貫通孔２３からキャビティＣへ空気がリークすることが抑制され、キャビティＣの高い真空度が保持される。また、従来のようにＯリング等のシール部材を用いたリーク防止構造ではなく、減圧路２４を形成する構成であることから、金型の組み立て作業やメンテナンスが容易となる。

ここで、減圧路２４の圧力、および貫通孔２３に対する減圧路２４の形成位置の好ましい例について言及する。

図２で示す摺動部２３ａの長さＬ０を４０ｍｍ、減圧路２４の中心から遊嵌部２３ｂまでの距離Ｌ１を２０ｍｍとし、減圧路２４を減圧して摺動部２３ａの中間部の圧力を２０ｋＰａ、４０ｋＰａ、６０ｋＰａ、８０ｋＰａに変えた場合に、５ｋＰａに減圧中のキャビティＣの圧力が時間の経過とともにどの程度変化するかを算出した。また、減圧路２４を減圧しない大気圧状態の時も算出した。その結果を図３に示す。なお算出は下記（１）式および（２）に基づく。式中のＰは圧力（ｋＰａ）、ａ_０はイジェクトピン孔の半径（摺動部２３ａの内径の半径）、ａ_ｉはイジェクトピンの半径（イジェクトピン３０の半径）である。

図３によれば、いずれの圧力の場合も、しだいにキャビティＣの圧力は上昇しているが、２０ｋＰａに減圧した場合には最も圧力上昇の程度が低く、１０ｋＰａをやや上回る圧力で済んでおり、短いダイカスト鋳造の場合には十分満足するキャビティＣの真空度が得られている。したがって、減圧路２４を減圧して摺動部２３ａの中間部を２０ｋＰａ以下にする減圧すれば、リークの抑制が効果的である。

次に、摺動部２３ａに対する減圧路２４の開口位置に関して考察する。図２に示す摺動部２３ａにおける遊嵌部２３ｂから減圧路２４の開口端部までの距離Ｌ２を、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍに変えた場合に、摺動部２３ａの中間部の圧力がどのように変化するかを、上記式に基づき算出した。なお、減圧路２４における排気速度は、２．５ｍ^３／分とした。その結果を図４に示す。

図４によれば、摺動部２３ａに対する減圧路２４の開口端部は遊嵌部２３ｂから離れているほど摺動部２３ａの中間部は減圧されやすいことが判る。ここで、Ｌ２が０．４〜０．６ｍｍの場合に減圧速度がほぼ同じで収束しており、したがってＬ２が０．４ｍｍ以上である場合には減圧の程度が飽和すると考えられる。したがってＬ２を０．４ｍｍ以上とすることにより摺動部２３ａの減圧作用による空気のリーク抑制が効果的になされることが判る。

（３）貫通孔および減圧路の他の構造例
次に、図５および図６により、貫通孔２３および減圧路２４の具体的な他の構造例を説明する。これら図では、複数の貫通孔２３が並列して形成されている。

図５に示すキャビティ型内には、各貫通孔２３の摺動部２３ａに直交して連通する減圧路２４が形成されている。貫通孔２３に対応する複数の減圧路２４はキャビティ型２２の端面から摺動部２３ａに貫通形成され、減圧路２４の端面への開口はプラグ２５で気密的に封止されている。キャビティ型２２内には、各減圧路２４に直交して連通する横孔２６が形成されており、この横孔２６の開口に接続した減圧手段を作動させることにより、摺動部２３ａ内の空気が減圧路２４、横孔２６を経て吸引される。

図６に示すキャビティ型２２における本体型２１への接合面には横溝２７が形成されており、キャビティ型２２内には、横溝２７から各貫通孔２３の摺動部２３ａに向けて斜めに減圧路２４が形成されている。横溝２７は本体型２１で塞がれ、キャビティ型２２の端面への横溝２７の開口から空気を吸引する構造となっている。

（４）本発明の一実施形態に係る貫通孔および減圧路
図７により、本発明の一実施形態を説明する。
図７に示すキャビティ型２２に形成された貫通孔２３には、貫通孔２３の内面に密着するゴム等の弾性材からなるブッシュ２８が挿入されており、このブッシュ２８にイジェクトピン３０が挿通されている。すなわち、この場合の貫通孔２３の摺動部２３ａはブッシュ２８で構成されている。

この場合、図６と同様にキャビティＣの接合面には横溝２７が形成されており、キャビティ型２２内には、貫通孔２３に沿って横溝２７に連通する縦孔２９が減圧路として形成されている。そしてブッシュ２８の摺動部２３ａに対応する部分には、ブッシュ２８内の摺動部２３ａと縦孔２９とを連通する孔２８ａが形成されている。減圧路を構成する縦孔２９は、貫通孔２３に沿って形成された縦溝と、貫通孔２３に挿入したブッシュ２８の外周面とで構成される。この構造では、ブッシュ２８内の摺動部２３ａの空気が、孔２８ａ、縦穴２９、横溝２７を経て吸引される。この構造は、例えば図８に示すようにキャビティ型２２の内面に凹凸があって貫通孔２３の長さが異なったり、貫通孔２３が比較的長くて高精度に形成しにくい場合に特に有効とされる。

１０…固定型
２０…可動型
２３…貫通孔
２３ａ…摺動部
２３ｂ…遊嵌部
２４…減圧路
２８…ブッシュ
２９…縦孔（減圧路）
３０…イジェクトピン
Ｃ…キャビティ

Claims

金型内のキャビティを真空吸引した後、該キャビティに溶湯を充填し、溶湯充填後、金型に貫通されたイジェクトピンをキャビティ方向に突き出して鋳造製品を離型させる真空鋳造用金型であって、
前記金型に形成された前記イジェクトピンの貫通孔は、前記キャビティ側に形成されて該イジェクトピンの突き出し方向先端部が摺動可能に挿入される摺動部と、該摺動部の背面側に形成されて前記摺動部よりも断面積が大きい遊嵌部とを有し、
前記金型は、前記貫通孔の前記摺動部に連通して該摺動部を減圧する減圧路を有しており、
前記減圧路は、前記貫通孔に沿って形成された縦溝と、該貫通孔に挿入したブッシュの外周面とで構成される縦孔を有することを特徴とする真空鋳造用金型。
前記貫通孔の前記摺動部がブッシュで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空鋳造用金型。