JP5613539B2 - 金型構造 - Google Patents

Description

本発明は、コアピンを備えた金型構造に関する。

製品表面から製品内部へと延びる孔又は凹部を有する製品を鋳造する場合、鋳巣を防止し、また、鋳造後のタップ加工性を向上させるために、孔又は凹部となる位置にコアピンを配置し、孔又は凹部の概略形状を形成することが一般的に行われている。

コアピンは、溶湯注入時や離型時には荷重、衝撃を受けて折損する場合があるため、金型とは別に構成され、折損した場合には新しいコアピンと交換される。コアピンを金型へ組付ける構造として、例えば、特許文献１には、コアピンの取付け孔を金型の表面から背面まで貫通するように設け、金型の背面側からコアピンを固定する構造が記載されている。

特開平３−５０５８号公報

しかし、上記従来の技術では、コアピンの取付け孔を、金型を貫通するように設けているので、金型の加工範囲が広くなり、加工費が増加して、金型の製造コストが上昇する。また、コアピンの交換の際に、金型背面側に配置される他の部品（エジェクターピンを変位させるためのエジェクタープレート、エジェクタープレートが収容される空間を閉塞するバックプレート等）を取り外す必要があるので、交換に要する時間が長くなる。

また、金型の加工範囲を小さくし、かつコアピンの交換容易性を向上させるために、コアピンを金型の表面側からネジで締め込む構造が知られている。この構造では、金型表面側にコアピンの取付け孔を設け、取付け孔の内周面とコアピンの外周面とを螺合させることでコアピンを固定する。

しかし、コアピンは溶湯注入時や離型時に荷重、衝撃を受けるので、繰り返し使用することによってコアピンのネジが緩み、コアピンがキャビティ側に移動して鋳抜き深さが深くなってしまう場合がある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、コアピンを金型の表面側から嵌め込む構造を採用しながら、コアピンと金型との緩みを防止することを目的とする。

本発明のある態様によれば、金型構造であって、製品成形部から離れた位置に拡径部を有するコアピンと、コアピンを打ち込んで嵌挿するコアピン取付け孔を金型表面側に有する金型と、コアピン取付け孔内に配置され、拡径部より小径の嵌合部と嵌合部より小径の縮径部とを有する圧接部材と、を備え、拡径部が縮径部を拡径方向に弾性変形させながら通過して嵌合部に挿入されることにより、嵌合部は拡径方向の力を受けてコアピン取付け孔の内壁に圧接することを特徴とする金型構造が提供される。

上記の態様によれば、コアピンをコアピン取付け孔に打ち込んだ時、コアピンの拡径部によって圧接部材がコアピン取付け孔の内壁に圧接されるので、クサビ効果によってコアピンが圧接部材を介して金型と圧着することによりコアピンの緩みを防止することができる。よって、コアピンを金型表面側から嵌め込む構造としながら、コアピンの緩みを防止することができる。

本発明の実施形態に係る金型構造を示す断面図である。 コアピンを金型に組付ける手順を説明するための図である。 コアピンを金型から抜き取る手順を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「コアピン３０の先端」とは溶湯中に露出する先端ではなく金型１０の内部に嵌挿される先端を指す。

図１は、本実施形態における金型構造１００を示す断面図である。金型１０における図中右側の面は金型表面１１、すなわち金属の溶湯が注入されるキャビティの内面である。金型１０における図中左側の面は金型背面１２であり、金型背面側には、金型１０を支持するブロック、エジェクターピンを駆動するエジェクタープレート、エジェクタープレートを収容する空間を閉塞するバックプレート等の他の部品が配置される。この実施形態では、ダイカスト鋳造を想定するが、鋳造の種類はこれに限定されず、重力鋳造、低圧鋳造等であってもよい。

金型１０には、金型表面１１に開口して金型背面１２まで貫通しないコアピン取付け孔２０が形成されている。コアピン取付け孔２０は、途中に段部２１を有し、段部２１を境界として金型表面側から順に、コアピン３０が嵌挿される大径部２２と、大径部２２より小径であって、コアピン３０を嵌挿可能な小径部２３と、を有する。コアピン取付け孔２０内には、コアピン３０と、コアピン３０を嵌挿可能にコアピン３０の外周に囲設される円筒部材４０とが配置される。

コアピン３０は、製品に形成される孔又は凹部に対応したピン形状の成形部３１と、コアピン取付け孔２０の大径部２２と密着して溶湯の浸入を防止する封止部３２と、封止部３２から軸方向に延設されて大径部２２に嵌挿される軸部３３と、軸部３３の先端に配置され、軸部３３より大径であってコアピン取付け孔２０よりも小径の樽型のプラグ部３４と、を有する。プラグ部３４は、コアピン３０を円筒部材４０に装着する際にコアピン３０と円筒部材４０とを係合するために使用される。

円筒部材４０は、コアピン取付け孔２０の大径部２２の内径とほぼ同一の外径を有し、大径部２２に収容される。また、円筒部材４０の内周面には、コアピン３０のプラグ部３４と嵌合する嵌合部４１を有する。嵌合部４１は、プラグ部３４よりも内径が小径であり、嵌合部４１よりもさらに小径の縮径部分４２、４３によってプラグ部３４を軸方向両側から挟持する。縮径部分４２の内径は縮径部分４３の内径よりもさらに小径であり、これにより後述するように、コアピン３０を金型１０に嵌挿する過程ではプラグ部３４が縮径部分４３のみを通過し、コアピン３０を金型１０から抜き取る過程でコアピン３０をさらに打ち込むことでプラグ部３４が縮径部分４２を押し破る。なお、円筒部材４０の材質は、コアピン３０の材質（例えばＳＫＤ６１）よりも硬度が低い素材によって構成される。

次に、コアピン３０を金型１０に嵌挿して固定する過程について説明する。図２は、コアピン３０を金型１０に組付ける手順を示す断面図である。

コアピン３０は、金型表面側からコアピン取付け孔２０に嵌挿される。コアピン取付け孔２０には、初めに、円筒部材４０を途中まで嵌挿し、その後、コアピン３０のプラグ部３４を円筒部材４０に差し込むようにして挿入する。プラグ部３４が、円筒部材４０の縮径部分４３に到達すると、プラグ部３４の先端側３４ａが縮径部分４３を軸方向に押圧しながら、コアピン３０と円筒部材４０とが一体的に軸方向に移動する。さらにコアピン３０を押し込むと、円筒部材４０の金型背面側が、大径部２２と小径部２３との境に位置する段部２１に当接する（図２（ａ））。

この状態で、図中矢印に示すように、コアピン３０を金型背面側へ向けて軸方向に打ち込むと、コアピン３０のプラグ部３４が、円筒部材４０の縮径部分４３を径方向外側に押し広げながら軸方向に挿通される。プラグ部３４が縮径部分４３を通過すると、プラグ部３４が嵌合部４１に嵌合する（図２（ｂ））。この時、嵌合部４１の内径はプラグ部３４の外径よりも小さいので、図中矢印に示すように、円筒部材４０はプラグ部３４からコアピン取付け孔２０の内壁側へ向けて径方向に押圧され、円筒部材４０の外周面はコアピン取付け孔２０の内壁に圧接される。これにより、コアピン３０は円筒部材４０を介してクサビ効果によってコアピン取付け孔２０に強固に固定される。

なお、コアピン３０の打ち込みは、例えば作業者がハンマなどを使用して行い、さらに、コアピン３０の成形部３１に治具５０を装着してもよい（図２（ａ）、図２（ｂ））。これにより、コアピン３０の打ち込み時に、打ち込み力が強すぎてプラグ部３４の先端側３４ａが縮径部分４２を押し破ることを防止できるので、プラグ部３４をより確実に嵌合部４１に停止させることができる。

ここで、円筒部材４０はコアピン３０より硬度の低い素材によって構成されるので、プラグ部３４を押し込むことで縮径部分４３が径方向に膨張するようにして変形する。この変形は弾性変形であり、プラグ部３４が縮径部分４３を通過して嵌合部４１に嵌合すると、縮径部分４３の径はプラグ部３４を挿通する前の径まで戻る。なお、縮径部分４３の径はプラグ部３４を挿通する前の径まで完全に戻る必要はなく、プラグ部３４の抜けが防止できる程度の径に戻ればよい。

プラグ部３４が嵌合部４１に嵌合すると、プラグ部３４の先端側３４ａが、縮径部分４２のストッパ面４２ａに当接するとともに、プラグ部３４の軸部側３４ｂが、縮径部分４３に当接する。これにより、製品成型時に溶湯からコアピン３０に対して作用する軸方向の力によるコアピン３０の位置ずれが防止される。

次に、コアピン３０を金型１０から抜き取る過程について説明する。図３は、コアピン３０を金型１０から抜き取る手順を示す断面図である。

コアピン３０の製品成形部３１が折損した場合には、コアピン３０を交換する必要がある。そこで、図中矢印に示すように、折損したコアピン３０を金型背面側へ向けて軸方向に打ち込む（図３（ａ））。

この打ち込みにより、プラグ部３４の先端側３４ａが、ストッパ面４２ａを金型背面側へ向けて押し破り、プラグ部３４がコアピン取付け孔２０の小径部２３に挿通される（図３（ｂ））。この時、円筒部材４０の縮径部４２はプラグ部３４によって小径部２３の内径を外径とするドーナツ形状に切削され、切削くず４４は小径部２３内に押し込まれる。コアピン３０の打ち込みにより、封止部３２が円筒部材４０に当接すると、コアピン３０の金型背面側への移動は規制される。

続いて、コアピン３０を金型表面側に引き抜くと、プラグ部３４が円筒部材４０の縮径部分４３に当接し、そのまま円筒部材４０がコアピン３０と一体的に引き抜かれる（図３（ｃ））。その後、小径部２３に残留するドーナツ形状の切削くず４４を除去することでコアピン３０の抜き取りが完了する。

以上のように本実施形態では、コアピン３０をコアピン取付け孔２０に打ち込んだ時、コアピン３０のプラグ部３４によって円筒部材４０がコアピン取付け孔２０の内壁に圧接されるので、クサビ効果によってコアピン３０のプラグ部３４が円筒部材４０を介して金型１０と圧着することによりコアピン３０の緩みを防止することができる。よって、コアピン３０を金型表面側から嵌め込む構造としながら、コアピン３０の緩みを防止することができる（請求項１に対応）。

また、円筒部材４０は、大径部２２と小径部２３との間の段部２１に当接する位置に縮径部分４２を有し、コアピン３０のプラグ部３４が嵌合部４１に嵌合している状態からコアピン３０をさらに打ち込むことで、縮径部分４２は、プラグ部３４に押し破られて破断し、プラグ部３４とともに小径部２３へと押し込まれる。

これにより、コアピン３０の抜き取り時にコアピン３０を圧着力に抗して引き抜くことなく、コアピン３０の打ち込み動作だけでコアピン３０と金型１０との圧着を解除することができるので、コアピン３０の抜き取り動作を簡素化して、コアピン３０の交換に要する時間を短縮することができる（請求項２に対応）。

さらに、縮径部分４２のストッパ面４２ａが、コアピン３０をコアピン取付け孔２０内に打ち込む時におけるコアピン３０の停止位置を規定することができ、コアピン３０のプラグ部３４を円筒部材４０中の適切な軸方向位置に配置させることができ、より確実にコアピン３０と金型１０との間の圧着力を確保することができる（請求項２に対応）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態では、コアピン取付け孔２０内であってコアピン３０の外周に配置される部材を円筒部材４０として説明したが、必ずしも円筒形状の一部材で構成する必要はなく、半割状の部材をコアピン嵌挿時に一体的に組み合わせる構成等であってもよい。

１０ 金型
１１ 金型表面
２０ コアピン取付け孔
２１ 段部
２２ 大径部
２３ 小径部
３０ コアピン
３１ 成形部（製品成形部）
３４ プラグ部（拡径部）
４０ 円筒部材（圧接部材）
４１ 嵌合部
４２ 縮径部（破断部）
１００ 金型構造

Claims (2)

1. 金型構造であって、
   製品成形部から離れた位置に拡径部を有するコアピンと、
   前記コアピンを打ち込んで嵌挿するコアピン取付け孔を金型表面側に有する金型と、
   前記コアピン取付け孔内に配置され、前記拡径部より小径の嵌合部と前記嵌合部より小径の縮径部とを有する圧接部材と、を備え、
   前記拡径部が前記縮径部を拡径方向に弾性変形させながら通過して前記嵌合部に挿入されることにより、前記嵌合部は拡径方向の力を受けて前記コアピン取付け孔の内壁に圧接することを特徴とする金型構造。
2. 前記コアピン取付け孔は、前記金型表面側から順に、前記圧接部材が配置される大径部と、前記大径部より小径であってかつ前記拡径部より大径の小径部とを有し、
   前記圧接部材は、前記嵌合部より前記小径部側に破断可能な破断部を有し、
   前記破断部は、前記拡径部を前記嵌合部に嵌合している状態から、前記コアピンのさらなる打ち込みによって押し破られ、前記拡径部とともに前記小径部へ押し込まれることを特徴とする請求項１に記載の金型構造。

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