JP5718298B2

JP5718298B2 - 多段成形装置

Info

Publication number: JP5718298B2
Application number: JP2012242282A
Authority: JP
Inventors: 豊小熊
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2032-11-02
Also published as: JP2014091143A

Description

本発明は、鉄粉などの粉末材料を圧粉成形する多段成形装置及多段成形方法に関する。

自動車の動力伝達機構の部品としての歯車などは、鉄粉などの粉末材料をダイスと下パンチとの間に形成されるキャビティ内に供給し、上パンチを降下させてキャビティ形状に粉末材料を成形し、この後焼結するようにしている。

上記粉末材料を成形する装置として、上パンチと下パンチを複数の分割パンチに分けて複雑形状の製品にも対応できるようにした先行技術として、特許文献１及び特許文献２がある。

特許文献１には、上パンチ及び下パンチとも多段、即ち複数の部分パンチにて構成し、これら各部分パンチをそれぞれの加圧ラムに取付け、それぞれの加圧ラムを個別のサーボモータにより直線動させるとともに、各サーボモータの制御をコンピュータ内蔵数値制御装置（ＣＮＣ）で行うようにしたことが開示されている。

また特許文献２には、上パンチ及び下パンチを複数の部分パンチ（多段）に分け、材料の粉体供給位置から粉体圧縮時にかけて下パンチを構成する一部の部分パンチを他の下パンチを構成する部分パンチに対して相対的に移動させ、同時に上パンチを構成する一部の部分パンチを当該上パンチを構成する他の部分パンチに対して相対的に移動させて成形するトランスファー成形について記載されている。

特開平５−５７４９６号公報特開２００９−１２０９１８号公報

図５（ａ）〜（ｄ）は、従来の多段成形の工程を説明した図であり、従来にあっては、先ず（ａ）に示すように、ダイス１００と下パンチ１０１を構成するアウターパンチ１０１ａ、ミドルパンチ１０１ｂ及びインナーパンチ１０１ｃの間に形成されるキャビティ１０２内に、ボックス１０３に入れた粉末材料（鉄粉）１０４を充填する。この時、ボックス１０３によってキャビティ１０２内に充填された粉末材料１０４の上面は水平に擂り切られる。

製品形状に中リブのような形状が存在すると、粉末材料を充填した後、（ｂ）に示すように、上パンチ１０５を下げ（前進）て粉末材料に接触させた状態で、上パンチ１０５を構成するアウターパンチ１０５ａ、ミドルパンチ１０５ｂ及びインナーパンチ１０５ｃの一部、即ちこの図の場合はミドルパンチ１０５ｂのインナーパンチ１０５ｃ寄りの部分に隙間Ｓが形成されてしまう。

この状態で（ｃ）に示すように、下パンチ１０１を構成するアウターパンチ１０１ａとミドルパンチ１０１ｂはそのままの位置とし、インナーパンチ１０１ｃを上昇させて前記隙間Ｓに粉末材料１０４を送り込む。そして、この後上パンチ１０５を構成するアウターパンチ１０５ａ、インナーパンチ１０５ｃ及びミドルパンチ１０５ｂを所定量下降（前進）させることで、（ｄ）に示す形状の製品を成形する。

しかしながら、インナーパンチ１０１ｃを上昇させて前記隙間Ｓに粉末材料１０４を送り込んでも、成形後に中リブとなる隙間Ｓ内の粉末材料を加圧するまでに至らず、中リブＷ３に密度不足が生じてしまう。

これを解消するため、上パンチ及び下パンチを構成する部分パンチの数を増やすことも考えられるが、装置の構造が極めて複雑になり、今までのダイセット機構を使用することができなくなり、更に部分パンチの数を増やしただけでは密度不足を完全に解消することはできない。

上記の課題を解決するため、本発明に係る多段成形方法は、インナーパンチ、アウターパンチ及びミドルパンチからなる下パンチとダイスとの間に形成されるキャビティ内に粉末材料を充填し、インナーパンチ、アウターパンチ及びミドルパンチからなる上パンチを降下させて下パンチとの間で前記粉末材料を圧粉成形するようにした多段成形方法において、前記上パンチを構成するミドルパンチのうち充填不足を起こしやすい箇所は更に分割パンチに分割され、前記キャビティに粉末材料を充填した後にそれぞれのパンチの下端をボックスに入れた粉末材料に当接させ、この後、上パンチを構成するインナーパンチ、ミドルパンチ及びアウターパンチを動かすことなく、前記分割パンチのみを下パンチを構成するインナーパンチ、アウターパンチ及びミドルパンチのうちの何れかが前進する際に後退させることで粉末材料を充填不足を起こしやすい箇所であって当該分割パンチで成形される部分に移動せしめられるようにした。

ここで、本発明の場合は上パンチが分割パンチの分だけパンチの数が増えたことになるが、例えば上パンチを構成するインナーパンチとアウターパンチの加圧ラムを連結するか同一の加圧ラムとすることで、従来のダイセット機構をそのまま使用することができる。

本発明によれば、成形品に密度不足を起こしやすい部分があっても密度不足を起こすことがない。

また、例えば３段までの部分パンチにしか対応できないダイセット機構であっても、実質４段の部分パンチを動作させることができるので、今までのダイセット機構を利用することができる。

本発明に係る多段成形装置の全体構成図上パンチの駆動系を示した図本発明に係る多段成形にて得られる成形品の一例を示す断面図（ａ）〜（ｄ）は本発明の多段成形の工程を説明した図（ａ）〜（ｄ）は従来の多段成形の工程を説明した図

以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
多段成形装置は上パンチ１、下パンチ２、ダイス３及びコア４からなる。ダイス３は下パンチ２との間で粉末材料を入れるキャビティ５を形成するとともに、内周面に成形品（歯車）の外周歯を成形する歯型３ａが形成され、コア４の該周面には成形品（歯車）の内外歯を成形する歯型４ａが形成されている。

前記上パンチ１は外側から内側に向かって、アウターパンチ１１、ミドルパンチ１２、分割パンチ１３及びインナーパンチ１４からなる。アウターパンチ１１は成形品である歯車Ｗの外径部Ｗ１、ミドルパンチ１２は歯車ＷのリブＷ２、分割パンチ１３は歯車Ｗの中リブＷ３、インナーパンチ１４は歯車Ｗの内径部Ｗ４を成形する。

また、アウターパンチ１１、ミドルパンチ１２、分割パンチ１３及びインナーパンチ１４はそれぞれ加圧ラム１５、１６、１７、１８にて昇降動せしめられ、このうち加圧ラム１５と１８はリンク１９で一体化されている。

上記加圧ラム１５は図２に示すようにピストンロッド６に連結され、加圧ラム１６はピストンロッド６の外周に摺動自在に設けられた筒部材７に連結され、加圧ラム１７はピストンロッド６の外周に摺動自在に設けられた筒部材８に連結され、加圧ラム１８はピストンロッド６の外周に摺動自在に設けられた筒部材９に連結されている。

ここで、加圧ラム１５と１８はリンク１９で一体化されているので、筒部材９はピストンロッド６と一体的に駆動する。

本実施例では３段の６５０トンプレス機を用いているため、４段成形を行うことができない。そこで、上記したように加圧ラム１５と１８を連結しアウターパンチ１１とインナーパンチ１４とは一体的に昇降動し、ミドルパンチ１２と分割パンチ１３については独立して昇降動させることで、３段のダイセット機構で４つのパンチを駆動するようにしている。

また下パンチ２は外側から内側に向かって、アウターパンチ２１、ミドルパンチ２２及びインナーパンチ２３からなる。アウターパンチ２１は成形品である歯車Ｗの外径部Ｗ１、ミドルパンチ２２は歯車ＷのリブＷ２と中リブＷ３、インナーパンチ２３は歯車Ｗの内径部Ｗ４を成形する。

次に、図４（ａ）〜（ｄ）に基づき、上記の多段成形装置を用いた成形方法を説明する。尚、図４は歯車Ｗの要部のみを示しており、多段成形装置の一部を示している。

先ず図４（ａ）に示すように、ダイス３と下パンチ２を構成するアウターパンチ２１、ミドルパンチ２２及びインナーパンチ２３の間に形成されるキャビティ５内に、ボックス１０に入れた粉末材料（鉄粉）Ｐを充填する。

次いで、図４（ｂ）に示すように、上パンチ１を構成するアウターパンチ１１、ミドルパンチ１２、分割パンチ１３及びインナーパンチ１４を下げ、それぞれのパンチの下端をボックス１０に入れた粉末材料Ｐに当接させる。

この後、図４（ｃ）に示すように、上パンチ１の一部である分割パンチ１３を上昇せしめると共に、下パンチ２の一部であるインナーパンチ２３を上昇せしめる。この動作により、上パンチ１のインナーパンチ１４と下パンチ２のインナーパンチ２３との間の粉末材料Ｐの一部が分割パンチ１３が上昇することで形成された部分に移動せしめられる。

分割パンチ１３が上昇してできたスペースは成形後の中リブＷ３の密度を決定するファクターであるので、分割パンチ１３の上昇量によって中リブＷ３の密度を制御することができる。従来にあっては、中リブを成形するのはミドルパンチのみであったため、個別に密度を制御することができなかったが、本発明よって個別の調整が可能となった。

そして、図４（ｄ）に示すように、上パンチ１を構成するアウターパンチ１１、ミドルパンチ１２、分割パンチ１３及びインナーパンチ１４を下降させ、下パンチ２を構成するアウターパンチ２１を上昇させ、ミドルパンチ２２を下降させることで、製品Ｗが成形される。

本発明に係る多段成形装置及び多段成形方法は、ギヤ等の自動車部品に限らず広く圧粉成形品の製造に利用することができる。

１…上パンチ、２…下パンチ、３…ダイス、３ａ…歯型、４…コア、４ａ歯型、５…キャビティ、６…ピストンロッド、６,７,８,９…筒体、１０…ボックス、１１…上パンチを構成するアウターパンチ、１２…上パンチを構成するミドルパンチ、１３…上パンチを構成する分割パンチ、１４…上パンチを構成するインナーパンチ、１５,１６,１７,１８…加圧ラム、１９…リンク、２１…下パンチを構成するアウターパンチ、２２…下パンチを構成するミドルパンチ、２３…下パンチを構成するインナーパンチ。
Ｐ…粉末材料、Ｗ…歯車（成形品、Ｗ１…歯車の外径部、Ｗ２…歯車のリブ、Ｗ３…歯車の中リブ、Ｗ４…歯車の内径部。

Claims

インナーパンチ、アウターパンチ及びミドルパンチからなる下パンチとダイスとの間に形成されるキャビティ内に粉末材料を充填し、インナーパンチ、アウターパンチ及びミドルパンチからなる上パンチを降下させて下パンチとの間で前記粉末材料を圧粉成形するようにした多段成形方法において、前記上パンチを構成するミドルパンチのうち充填不足を起こしやすい箇所は更に分割パンチに分割され、前記キャビティに粉末材料を充填した後にそれぞれのパンチの下端をボックスに入れた粉末材料に当接させ、この後、上パンチを構成するインナーパンチ、ミドルパンチ及びアウターパンチを動かすことなく、前記分割パンチのみを下パンチを構成するインナーパンチ、アウターパンチ及びミドルパンチのうちの何れかが前進する際に後退させることで粉末材料を充填不足を起こしやすい箇所であって当該分割パンチで成形される部分に移動せしめられることを特徴とする多段成形方法。