JP6485712B2

JP6485712B2 - ダイカスト鋳造用金型機構

Info

Publication number: JP6485712B2
Application number: JP2017093938A
Authority: JP
Inventors: 正栄井上
Original assignee: 株式会社ワンロード
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2037-05-10
Also published as: JP2018187661A

Description

本発明は、ダイカスト鋳造用金型機構に関するものである。

従来のダイカスト鋳造用金型は、固定金型と可動金型との間に形成されるキャビティ部に溶湯を高圧で充填して鋳造を行っている。ダイカスト鋳造用金型には高圧で射出される溶湯をキャビティ部に導くための金型分流子が設けられており、金型分流子は、溶湯を射出するプランジャチップとの間に形成されるビスケット部と、ビスケット部からキャビティ部へと溶湯を導くランナー部を形成する。

ダイカスト鋳造においては、キャビティ部、ランナー部、ビスケット部に溶湯が充填された後に、溶湯を凝固させるための冷却期間を設け、溶湯が完全に凝固してから製品を取り出す。このように、製品を１つ鋳造する時間を鋳造サイクルタイムと呼ぶ。

冷却期間が短くなるほど、上記鋳造サイクルタイムが短くなり、単位時間当たりに生産できる製品数が増加する。

このように、冷却期間を短縮するために、ランナー部およびビスケット部の冷却を促進する金型分流子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された金型分流子は、ランナー部およびビスケット部を均等に冷却するために、ビスケット部と対向するように配置された空間と、ランナー部と同角度に傾斜した溝形状を分流子内部に形成し、ここに冷却水を流通することにより、ランナー部とビスケット部とを均等に冷却するようにしたものである。

特許第６００２２７１号公報

特許文献１は、中心軸線Ｘに沿って移動して溶湯を射出するプランジャチップ１３との間にビスケット部１０を形成する金型分流子であり、それぞれ前記中心軸線Ｘに沿って略円錐台状に形成される外周面３１ａおよび内周面３１ｂを有するとともに前記プランジャチップ１３により射出された溶湯を前記ビスケット部１０からキャビティ部８へ導くランナー部９が上部の前記外周面３１ａに形成された本体部３１と、前記中心軸線Ｘに沿って略円錐台状に形成されるとともに前記内周面３１ｂに接触した状態で配置される冷却機構３２とを備え、前記冷却機構３２の先端部と前記本体部３１の前記内周面３１ｂとの間に前記ビスケット部１０と対向するとともに前記中心軸線Ｘに直交する断面が略円形の第１空間Ｓ１が形成され、前記冷却機構３２の上部に形成される溝部３２ｃと前記本体部３１の前記内周面３１ｂとの間に前記第１空間Ｓ１と連通するとともに前記ランナー部９と対向するように前記中心軸線Ｘに沿って延びる第２空間Ｓ２が形成され、前記冷却機構３２は、外部から流入した冷却媒体を前記第１空間Ｓ１の下方であって前記中心軸線Ｘよりも下方の領域へ流入させる流入流路３２ｂと、前記第１空間Ｓ１から前記第２空間Ｓ２へ導かれた冷却媒体を外部へ流出させる流出流路３２ｄとを有し、前記ランナー部９を形成する前記外周面３１ａの前記中心軸線Ｘに対する第１傾斜角度θ１と前記第２空間Ｓ２を形成する前記本体部３１の前記内周面３１ｂの前記中心軸線Ｘに対する第２傾斜角度θ２とが一致している金型分流子である。

しかしながら、特許文献１に開示された金型分流子が冷却しているのはビスケット部と、ランナー部と同角度に傾斜した溝形状に対向する部分のみであり、ランナー部全体を均等に冷却することはできるものではない。

そこで、本発明は、ビスケット部とランナー部を均一に冷却することを可能にした金型分流子材およびそれを備えた鋳造用金型を提供することにより、金型分流子材において溶湯が流れるビスケット部とランナー部の形状に対し冷却水の回路を立体的に設計して冷却水の容量を増加させ、ビスケット部とランナー部を均一に冷却することによって冷却効率を上げるとともに鋳造サイクルタイムを短縮することを目的とするものである。

本発明は、金型分流子材を分流子上型と分流子下型とに分割し、分流子上型にはビスケット部とランナー部の形状に沿った凹形状を設け、分流子下型には分流子上型の凹形状に沿った凸形状を設け、分流子上型と分流子下型を合わせることにより金型分流子材内部に空間を形成し、この空間に冷却水を流入させることにより、ビスケット部とランナー部の各領域が均一に冷却されるようにするものである。

本発明によれば、冷却効率に優れ、鋳造サイクルタイムの短縮を可能にする金型分流子材およびそれを備えた鋳造用金型を提供することができるのである。

ダイカスト金型機構の正断面図金型分流子材の上型と下型との重合状態を示す斜視図分流子上型と分流子下型との離間状態を示す斜視図図２の平面図図２の底面図図４のＡ−Ａ線切断部端面図分流子下型の冷水路における流れ方向を示す図で、（Ａ）は入口部からの方向、（Ｂ）は出口部における方向を示す

図１に示すダイカスト鋳造用金型２９は、アルミニウム、亜鉛、またはマグネシウム等の溶融材料の鋳造を行うための機構を示す。

図１に示すダイカスト鋳造用金型２９は、溶湯供給部２２と、固定金型１と、固定入れ子２と、固定主型３と、可動金型４と、可動入れ子５と、可動主型６と、固定プラテン２４と、可動プラテン２５と、押し出し板１６と、押し出しピン１５と、チルベント２０を備える。可動入れ子５の一部には金型分流子材２３が備わっている。

溶湯供給部２２には、プランジャスリーブ９と、プランジャチップ８と、湯口スリーブ１０とを備える。プランジャスリーブ９は、固定プラテン２７に固定された略円筒形の部材である。プランジャスリーブ９の軸方向の中央部分には、溶湯の流路となる中空部が設けられている。プランジャスリーブ９の上方に設けられた溶湯供給口１９からは高温の溶湯が注入されるようになる。

プランジャチップ８は、プランジャロッド８ｂを介して射出油圧シリンダ（図示略）に固定されるとともに、プランジャスリーブ９の内径と略同径の外径の外周面を備える略円柱状部材である。プランジャチップ８は、図１の２点鎖線で示す位置８ａからプランジャスリーブ９の内周面９ａに沿って湯口スリーブ１０の内部まで進退可能となっている。

湯口スリーブ１０は、固定金型１に取り付けられた略円筒上の部材である。湯口スリーブ１０と対向する位置に金型分流子材２３が配置されている。可動金型４と固定金型１に近接した図１に示す状態において、湯口スリーブ１０と金型分流子材２３との間にはランナー部１４が形成される。プランジャチップ８は、湯口スリーブ１０の内周面１０ａに沿って進退可能となっている。

金型分流子材２３は、分流子上型２４と分流子下型２５とを備える。分流子上型２４と分流子下型２５とが組み付けられた状態では、分流子上型２４と分流子下型２５との間に冷却空間２６が形成される。金型分流子材２３には分流子下型２５を介し、冷却空間２６に冷却水を供給するための冷却水供給配管１７と、冷却空間２６に供給された冷却水を分流子下型２５を介して排出するための冷却水戻り配管１８が接続されている。冷却空間２６に冷却水を供給することにより、金型分流子材２３が冷却され、その結果、ランナー部１４とビスケット部１３を通過する溶湯が冷却される。

また、湯口スリーブ１０には、内部に形成される冷却孔（図示略）に冷却水を供給するための冷却水供給配管１１と、冷却孔（図示略）に供給された冷却水を排出するための冷却水戻り配管１２が接続している。

溶湯がプランジャスリーブ９の底部に注入された状態で、プランジャチップ８を溶湯供給口１９の右方（符号８ａで示す2点鎖線の位置）から湯口スリーブ１０の内部（符号８で示す実線の位置）まで移動させる。これにより、プランジャスリーブ９内の溶湯がランナー部１４を経由し、キャビティ部７およびチルベント２０に導かれる。ビスケット部１３は、プランジャチップ８が金型分流子材２３に最も近接した状態で金型分流子材２３とプランジャチップ８との間に形成する領域を示している。

固定金型１は固定プラテン２７に固定された部材である。固定主型３に形成された凹所３ａには、内部に溶湯が導かれる固定入れ子２が収容されている。

可動金型４は可動プラテン２８に固定された部材である。可動主型６に形成された凹所６ａには、可動入れ子５が収容されている。可動金型４は可動プラテン２８に連結される油圧シリンダ等の駆動機構（図示略）によって、図１に示す固定金型１に近接した位置と、固定金型１から離間した位置（図示略）とが切り替えられるようになる。

固定金型１と可動金型４とが近接した状態（図１参照）で、固定金型１と可動金型４との間にキャビティ部７が形成される。図１に示す状態でキャビティ部７に溶湯を導いて冷却することにより、キャビティ部７の形状に対応する製品が鋳造される。

押し出し板１６は、可動金型４の内部に配置されるとともに複数の押し出しピン１５が連結される板状部材である。押し出し板１６は、可動金型４が固定金型１から離間した状態で押出機構（図示略）によって鋳造された製品が固定金型１に近づく方向に押し出される。これにより、押し出しピン１５の先端がキャビティ部７によって形成された製品を押し出し、製品が可動入れ子５から取り外されるようにする。

チルベント２０は、キャビティ部７へ溶湯が導かれることによって押し出されるガスをダイカスト鋳造用金型の外部へ放出するガス抜きをするために使用される金属部材である。チルベント２０は、固定金型１に固定される固定チルベント２０ａと可動金型４に固定される可動チルベント２０ｂとを備える。固定チルベント２０ｂには吸引ポート２１が設けられている。

前記吸引ポート２１にはポンプ（図示略）が接続されているが、ポンプによって吸引を行うことにより、固定チルベント２０ａと可動チルベント２０ｂとの間に形成される間隙を介して、キャビティ部７内のガスを吸引してポンプへ導くようにする。

次に、本実施形態の金型分流子材２３について、図２から図７を参照しながら説明する。

図２および図３に示すように、金型分流子材２３は分流子上型２４と、分流子上型２４の下部に結合される分流子下型２５とを備える。

図４の平面図に示すように分流子上型２４には、溶湯をビスケット部１３からキャビティ部７へ導くランナー部１４が形成されている。

なお、本項で説明している金型分流子材２３は、ランナー部１４が２箇所形成された形状のものであるが、金型分流子材２３を取り付ける金型の仕様によって、ランナー部１４の数、形状は変化する。それに伴い、後述する図６の上型凹部２４ａはランナー部１４に沿った形状であり、後述する図６の下型凸部２５ａは上型凹部２４ａに沿った形状である為、上型凹部２４ａ、下型凸部２５ａの形状も変化し、それにより図６の冷却空間２６の形状も変化する。

図６の断面図に示すように、分流子上型２４にはランナー部１４とビスケット部１３に沿った形状である上型凹部２４ａが形成されている。

図６に示すように、分流子下型２５には上型凹部２４ａに沿った形状である下型凸部２５ａと、下型凸部２５ａと繋がった下型凹部２５ｂと、溝部２５ｃが形成されている。溝部２５ｃにはＯリング等のシール材２５ｄが配置されている。

図６に示すように、分流子上型２４と分流子下型２５が結合した状態で、金型分流子材２３内部に冷却空間２６が形成される。

図５の底面図に示すように、分流子下型２５には冷却空間２６に冷却水を供給するための流入口２５ｅと、冷却水を排出するための流出口２５ｆが形成されている。

図６に示すように、溝部２５ｃに配置されたシール材２５ｄと、分流子上型２４の底面部２４ｂが接触することでシール領域が形成され、冷却空間２６に流通する冷却水が金型分流子材２３の外部に流出することが防止される。

図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、流入口２５ｅから冷却空間２６に流入した冷却水は第１冷却空間２６ａにより、ランナー部冷却空間２６ｂとビスケット部冷却空間２６ｃに導かれ、ランナー部冷却空間２６ｂ、ビスケット部冷却空間２６ｃを流通し、対向するランナー部１４とビスケット部１３を冷却した後、第２冷却空間２６ｄにより流出口２５ｆに導かれ、金型分流子材２３の外部へ流出する。

以上の説明においては、金型分流子材２３を冷却する冷却媒体として水を用いるものとして説明したが、水以外の液体や気体等の他の冷却媒体を用いるものとしてもよい。

以上の説明においては、金型分流子材２３をダイカスト鋳造に用いる例として説明したが、重力鋳造や低圧鋳造などダイカスト鋳造以外の他の鋳造に用いられる鋳造用金型に適用してもよい。

１は固定金型で、これはダイカストマシンの金型取付面（プラテン）に固定する金型である。

２は固定入れ子で、これは固定金型にはめ込む製品形状が彫り込まれた金型である。

３は固定主型で、これは固定入れ子をはめ込むためのベース金型である。

また、３ａは固定主型凹部で、これは前記固定主型３に設けられた固定入れ子２をはめ込むための窪みである。

４は可動金型で、これは金型が開く時に動く取付面（プラテン）に固定する金型である。鋳物製品はこちら側に入っており、型開き後に押し出し装置によって金型から押し出されるようになる。

５は可動入れ子で、これは可動主型６にはめ込む製品形状が彫り込まれた金型である。

６は可動主型で、これは可動入れ子をはめ込むためのベース金型である。

６ａは可動主型凹部で、可動主型６に設けられた、可動入れ子をはめ込むための窪みである。

７はキャビティ部で、これは製品部分にあたる彫り込み面（空間）である。

８はプランジャチップで、これはプランジャロッド８ｂの先端に取付き、溶湯をスリーブ内からキャビティ部７に送り込む部材である。

８ａは溶湯が供給される際のプランジャチップ８の位置を表したものである。

８ｂはプランジャロッドで、その先端にはプランジャチップ８を取付け、射出ピストンロッドと連結する棒状の部材である。

９はプランジャスリーブで、これは溶湯を入れる円筒形の部品で、内面をプランジャチップが摺動する。

９ａはプランジャスリーブ内周面で、ここに沿ってプランジャチップ８が摺動する。

１０は湯口スリーブで、プランジャスリーブ９より溶湯がプランジャチップ８によって射出され、固定金型１へ注入される入り口部品である。

１１は冷却水供給配管で、湯口スリーブ冷却用の冷却水を供給する配管である。

１２は冷却水戻り配管で、湯口スリーブ冷却用の冷却水を排出する配管である。

１３はビスケット部で、プランジャチップ先端と金型分流子材との間の部分であり、製品部まで圧力を伝えるために一番最後に凝固させるべき部分である。

１４はランナー部で、これは湯道ともいう。鋳込口より製品部までの湯の流れる道である。

１５は押出しピンで、これは金型から製品を押し出すためのピンである。

１６は押出し板で、これは後記押出し板前板１６ａと押出し板後板１６ｂから成り、押出しピン１５を動かす板状の部品である。

１６ａは押出し板前板で、これは後記押出し板後板と２枚で押出しピンを挟み込んで使う部品であり、押出しピン孔が開いている側の板である。

１６ｂは押出し板後板で、これは前記押出し板前板との２枚で押出しピンを挟み込み、押出しピンの押さえになる側の板である。

１７は冷却水供給配管で、これは金型分流子材冷却用の冷却水を供給する配管である。

１８は冷却水戻り配管で、これは金型分流子材冷却用の冷却水を排出する配管である。

１９は溶湯供給口で、これはプランジャスリーブに設けられた溶湯の供給口である。

２０はチルベントで、これは後記固定チルベント２０ａと可動チルベント２０ｂから成る蛇腹形状にしたガス抜き用部品である。

２０ａは固定チルベントで、これは固定金型１側に取り付けるチルベントである。

２０ｂは可動チルベントで、これは可動金型４側に取り付けるチルベントである。

２１は吸引ポートで、これはポンプに接続されて吸引を行うことで、チルベントを介してキャビティ部内のガスを吸引しポンプへと導く。

２２は溶湯供給部で、これはプランジャスリーブ９と、プランジャチップ８と、湯口スリーブ１０から成り、キャビティ部７とビスケット部１３とランナー部１４に溶湯を供給する装置である。

２３は金型分流子材で、これは後記分流子上型２４と分流子下型２５とから成り、湯口スリーブ１０より注入された溶湯を受け、可動入れ子５のランナー部１４へと溶湯を繋ぐ部品である。

２４は分流子上型で、これは金型分流子材２３の上側部を構成する部品である。

２４ａは上型凹部で、これは分流子上型２４に形成されているビスケット部１３とランナー部１４に沿った形状をした窪みである。

２４ｂは底面部で、これはシール材２５ｄと接触することでシール領域が形成される。

２５は分流子下型で、これは金型分流子材２３の下側部を構成する部品である。

２５ａは下型凸部で、これは上型凹部２４ａに沿った形状をした突起形状である。

２５ｂは下型凹部で、下型凸部２５ａと繋がった窪みである。

２５ｃは溝部で、シール材を配置するための溝形状である。

２５ｄはシール材で、これは溝部２５ｃに配置された状態で分流子上型２４の底面部２４ｂと接触することでシール領域が形成される。

２５ｅは流入口で、これは冷却空間２６に冷却水を供給するための孔形状である。

２５ｆは流出口で、これは冷却空間２６から冷却水を排出するための孔形状である。

２６は冷却空間で、これは分流子上型２４と分流子下型２５とで形成される空間であり、ここには冷却水が通過して金型分流子材２３を冷却することになる。

２６ａは第１冷却空間で、これは冷却空間２６の中で冷却水が一番初めに流通する空間である。

２６ｂはランナー部冷却空間で、これは主としてランナー部１４を冷却するための空間である。

２６ｃはビスケット部冷却空間で、これは主としてビスケット部１３を冷却するための空間である。

２６ｄは第２冷却空間で、これはランナー部冷却空間２６ｂやビスケット部冷却空間２６ｃを流通してきた冷却水が流通し、流出口２５ｆより排出される。

２７は固定プラテンで、これはダイカストマシンの金型取付面（固定側）である。

２８は可動プラテンで、これはダイカストマシンの金型取付面（可動側）である。

２９はアルミニウム，亜鉛，マグネシウム等の溶融材料の鋳造を行うための金型全体を示す。

１固定金型
２固定入れ子
３固定主型
３ａ固定主型凹部
４可動金型
５可動入れ子
６可動主型
６ａ可動主型凹部
７キャビティ部
８プランジャチップ
８ａ溶湯供給時のプランジャチップの位置
８ｂプランジャロッド
９プランジャスリーブ
９ａプランジャスリーブ内周面
１０湯口スリーブ
１１冷却水供給配管
１２冷却水戻り配管
１３ビスケット部
１４ランナー部
１５押出しピン
１６押出し板
１６ａ押出し板前板
１６ｂ押出し板後板
１７冷却水供給配管
１８冷却水戻り配管
１９溶湯供給口
２０チルベント
２０ａ固定チルベント
２０ｂ可動チルベント
２１吸引ポート
２２溶湯供給部
２３金型分流子材
２４分流子上型
２４ａ上型凸部
２４ｂ底面部
２５分流子下型
２５ａ下型凸部
２５ｂ下型凹部
２５ｃ溝部
２５ｄシール材
２５ｅ流入口
２５ｆ流出口
２６冷却空間
２６ａ第１冷却空間
２６ｂランナー部冷却空間
２６ｃビスケット部冷却空間
２６ｄ第２冷却空間
２７固定プラテン
２８可動プラテン
２９ダイカスト鋳造用金型

Claims

金型分流子材を分流子上型と分流子下型とに分割し、分流子上型にはビスケット部とランナー部の形状に沿った凹形状を設け、分流子下型には分流子上型の凹形状に沿った凸形状を設け、分流子上型と分流子下型とを合わせることにより金型分流子材内部に空間を形成し、この空間に冷却水を流入させることにより、ビスケット部とランナー部の各領域が均一に冷却されるようにすることを特徴とするダイカスト鋳造用金型機構。