JPH05192798A - 圧粉体のプレス成形装置及び成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイ段付方法と同等の品質，歩留，生産向上
を実現することができるとともに，安定したプレス成形
で金型寿命を伸し，剛性を備えた大型プレス成形装置を
用いても同等の圧粉体を得られることで，金型費用・研
削費用及びプレス成形装置の費用低減を図った圧粉体の
プレス成形装置及びそれを用いた成形方法を提供するこ
と。 【構成】 ダイス内に挿入した粉末を上パンチ２と下パ
ンチ３とで挟み込んでプレス成形する装置において，下
パンチ３の互いに上パンチ２に対向する対向面の縁に，
斜面３ｂとこれに連続する突出部３ｃを設けた。更に，
上パンチ２の下パンチ３に対向する対向面に前記突出部
３ｃに噛み合う形状の切り欠き部２ｂを設けた。圧粉体
のプレス成形方法は，このプレス成形装置を用いて粉末
を圧縮成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，粉末をプレス成形する
方法及び装置に関し，詳しくは，超硬合金，セラミック
その他の金属粉末に使用される圧粉体のプレス成形装置
及びそれを用いたプレス成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧粉体プレス成形品は，焼結後に研削加
工によって仕上げているが，近年研削加工先のユーザー
よりの研削取代を減少させるという要求が生じている。
研磨取代の減少に伴い，圧粉体での形状は，より研削仕
上品に近い形状で，プレス成形されることが望まれてい
る。この要求を満たすために，一般的に用いられている
方法としては，ダイ段付方法があり，この方法で得られ
た圧粉体を更にプレス成形装置でプレス成形している。

【０００３】ところで，ダイ段付プレス方法は，図３の
斜視図で示す製品に示すように，角型板状で側面の一つ
の縁辺が面取りされた角度４ｂを有し，角度４ｂと表裏
を構成する平面４ｄの間に垂直な側面４ｃ（又は４ｃの
無い場合）を有するチップを粉末プレス方法で製造する
場合においては，図４の断面図で示すように，ダイス１
の内壁１ａに図３で示すような製品として必要な角度４
ｂに対応する角度１ａ´として設け，ダイス１の上面開
口部１ｃと一致する上パンチ２と，ダイス１の下開口部
１ｄと一致する下パンチ３により，粉末４をプレスし
て，圧粉体を形成している。この際に用いるプレス成形
装置としては，図５に示すような構成のものが用いられ
る。図５において，プレス成形装置は，ダイス１を支持
するダイス固定部１１とこれに連続した複数棒状のガイ
ド部１２とガイド部１２に連結したダイス支持部１３
と，下パンチ３とこの下パンチ３を支持する下パンチ支
持台１４と上パンチ２とこの上パンチ２を支持する上パ
ンチ支持部１５とを備えている。このような構成のプレ
ス成形装置は，ダイス１に加わる圧力Ｐ１を保持できる
剛性を備えている。

【０００４】また，パンチ形状を変化させることによっ
て，図３で示すような成形体をプレス成形する方法は，
図６（ａ），（ｂ）で示すようなプレス成形装置が用い
られている。図３の製品として必要な角度４ｂと垂直部
４ｃとを下パンチ３に各々３ｂ及び垂直部３ｃに付け
て，ダイス１の上面開口部１ｃには，開口部１ｃと一致
するパンチ２とダイス１の下面開口部１ｄと一致する下
パンチ３により，粉末４を挟み込んでプレスし圧粉体を
形成する。この装置において，ダイス１に加わる力が圧
粉体とダイスとの摩擦抵抗だけであるため，図５及び図
７で示される装置のいずれも使用可能である。尚，図７
のプレス成形装置は，ダイス１を支持するダイス固定部
１１と下パンチ３と，この下パンチ３を支持する下パン
チ支持台１４´と，ダイス固定部１１と，下パンチ支持
台１４´を片持ちで支持する支持柱１６と，上パンチ２
とこの上パンチ支持する上パンチ支持部１５とを備えて
いる構成である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし，前述のダイ段
付方法を用いるとすると，図８（ａ）に示す様に，ダイ
ス１の内壁１ａの角度θ１が１８０°のプレス方法で
は，パンチ２からの圧力Ｐは全て下パンチ３にＰ２とな
って加わる。そして，ダイ段付プレス方法を用いる場合
には，図５にみられるダイス１に加わる圧力Ｐ１を保持
できるような両端支持で剛性を備えたプレス成形装置で
は，圧力Ｐ１を保持できないため，ダイ段付プレス方法
を用いることはできない。

【０００６】更に，ダイ段付プレス方法では，図９に示
すように，圧縮比は上パンチ２からの距離が近い程大き
くなる。このことは，図８（ｂ）に示す段付方法でも同
様で，ダイス１の内壁１ａの角度１ａ´に加わる圧力Ｐ
１は，下パンチ３の上面３ａに加わる圧力Ｐ２により大
きな圧力となる。そのためのダイ段付プレス方法を用い
るためには，ダイス１に加わる圧力Ｐ１を保持するため
の剛性を必要とし，プレス成形装置が大型化し，プレス
成形装置のコストが高くなる。

【０００７】そこで，図６（ａ），（ｂ）で示すよう
に，下パンチ３に角度３ｂと垂直部３ｃを付けてプレス
する方法が残される。しかし，この方法だと，パンチ２
の下面２ａとパンチ３の垂直部３ｃの距離がパンチ２と
パンチ３の上面３ａより短くなる。そこで，パンチ２か
らの圧力がパンチ３の対向面３ａと垂直部３ｃでどのよ
うに変わっているかを見ると，図９に示すように，加圧
前のダイス１に充填された粉末の高さは，パンチ３の３
ａ部のＨと，垂直部３ｃ部のｈでは，Ｈが大きい。ま
た，加圧した分の高さＨ２とｈ２は同じである。即ち，
圧粉体の圧縮比は，加圧前の高さ（パンチ３の平面３ａ
ではＨ，垂直部３ｃではｈ）に対しての加圧した分の高
さ（パンチ３の平面３ａではＨ２，垂直部３ｃではｈ
２）の比率であり，圧縮比が高い程，圧粉体の密度は高
くなる。

【０００８】従って，パンチ３の３ｂ，３ｃは，平面３
ａの圧力Ｐ２に比べ，圧力Ｐ１，Ｐ３が非常に高くな
る。そして，パンチ３の３ｃの剛性が圧力Ｐ１，Ｐ３よ
り劣ると破損することになる。そこで，圧力によるパン
チの破損を防止するために，下パンチ３の垂直部３ｃと
の距離を大きくとることが必要になり，プレス後の圧粉
体は，図１０の斜視図で示すような形状の圧粉体とな
り，図１１に示すように，製品として必要な高さＴ１に
対して，ダイ段付方法による圧粉体での研削取代Ｓ１に
対して，パンチ形状によるプレス方法では，Ｓ１プラス
Ｓ２のＴ２が研削取代となり，研削費用が割高となる。

【０００９】そこで，本発明の一つの技術的課題は，ユ
ーザーの要求に応えるため，プレス成形装置の剛性が低
いため，研削取代を多く付けなければプレスできない汎
用プレス成形装置を活用し，噛み合わさる上下パンチの
形状を改良することで，ダイ段付方法と同等の品質，歩
留，生産向上を実現することができる圧粉体のプレス成
形装置及びそれを用いたプレス成形方法を提供すること
にある。

【００１０】本発明の他の技術的課題は，前記プレス方
法が有していた欠点を解消し，安定したプレス成形で金
型寿命を伸し，剛性を備えた大型プレス成形装置を用い
ても同等の圧粉体を得られることで，金型費用・研削費
用及びプレス成形装置の費用の低減を図った圧粉体のプ
レス成形装置及びそれを用いたプレス成形方法を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，ダイス
内に挿入した粉末を上パンチと下パンチとで挟み込んで
プレス成形する装置において，前記上パンチ及び下パン
チの互いに対向する対向面のうちの一方の縁に，斜面と
該斜面の端部から前記対向面の他方に突出する突出部を
設け，前記対向面のうちの他方に前記突出部に噛み合う
形状の凹部を設けたことを特徴とする圧粉体のプレス成
形装置が得られる。

【００１２】本発明によれば，前記プレス成形装置を用
いて粉体を圧縮成形することを特徴とする圧粉体のプレ
ス成形方法が得られる。

【００１３】ここで，本発明においては，上下パンチ部
分を除いて従来と同様構成のプレス成形装置を用い，ダ
イ段付プレス方法による圧粉体と同等の圧粉体をプレス
成形可能としたものである。

【００１４】

【作用】本発明において，上パンチ及び下パンチの互い
に対向する対向面のうちの一方の縁に，斜面と該斜面の
端部から前記対向面の他方に突出する突出部を設け，前
記対向面のうちの他方に前記突出部に噛み合う形状の凹
部を設けので，パンチの形状を要求される圧粉体形状に
形成し，パンチに加わる圧力の部分的集中を防ぐ。

【００１５】

【実施例】以下，本発明の実施例について，図面を参照
して説明する。

【００１６】図１，図２は本発明の実施例に係る圧粉体
のプレス成形装置の要部を示す断面図である。本発明の
実施例に係る圧粉体のプレス成形装置は，図７で示され
る従来の圧粉体のプレス成形装置と，パンチを除いて同
じ構成を有する。図１及び図２に示すように，下パンチ
３の垂直部３ｃと相対向する上パンチ２に，Ｓ１よりも
長いＴ３を有する垂直な切欠き部２ｂを付け，下パンチ
３の上面３ａと垂直部３ｃでの圧粉体の圧縮比を垂直部
３ｃの方が小さくなるようにし，かつ，切り欠き部２ｂ
で形成される圧粉体の一部をプレス圧不足で脱落するよ
うに構成した。これにより，金型の破損が防止され，金
型寿命を伸ばし，金型費用を低減した。このように，本
発明の実施例に係るプレス成形装置では，プレス圧がダ
イス１に大きく加わらないプレス方法を行うことがで
き，プレス成形装置を選定しなくてもプレス成形が可能
である。

【００１７】例えば，製造業者が図７で示す比較的小型
のプレス成形装置のみ所有の場合であっても，従来であ
るとこれより大型のプレス成形装置の導入がなければ，
プレス成形が不可能であった。本発明の実施例によるプ
レス成形装置によれば，ダイ段付きプレス法を用いなく
とも，パンチ形状を工夫することにより，図１１で示す
ような圧粉体をプレス成形することが可能である。即
ち，下パンチ３には，角度３ｂと垂直部３ｃを付け，上
パンチ２には，下パンチ３の垂直部３ｃと噛み合う垂直
な切り欠き２ｂを付けた粉末プレス成形装置である。こ
のように，図１１に示すような形状の製品を研削代をダ
イ段付きプレス方法とおなじ研削代Ｓ１にして，プレス
成形を行い，研削費用を低減することができる。

【００１８】以下，本発明の実施例に係る圧粉体のプレ
ス成形装置を用いた図３で示すような圧粉体の製造の具
体例を示す。パンチ形状によるプレス方法を使用した図
１，２で示す金型を有する図７で示すプレス成形装置を
用いて，超硬合金粉末を表１で示すプレス条件にて，プ
レス成形を行った。その際の金型の寿命を表１に示す。
パンチ形状によるプレス方法を採用した。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１で示すように，本発明の実施例に係る
圧粉体のプレス成形装置によれば，金型の寿命を伸ばす
ことができることが判明した。また，得られる製品は，
研削する部分が少なくて済み，歩留まりが優れている。

【００２１】

【発明の効果】以上，説明したように，従来は研削取代
を少なくする要求に応えるために，ダイ段付方法を用い
て更にプレス成形装置は，剛性の高い機種に限定し，プ
レス成形を行っていたものを，本発明によれば，パンチ
の形状を要求される圧粉体形状に形成し，パンチに加わ
る圧力の部分的集中を防ぐためにパンチ同志を噛み合わ
せることにより，剛性の低い汎用プレス成形装置でダイ
段付方法と同等の品質，歩留り，生産性向上することが
できる圧粉体のプレス成形装置およびそれを用いた成形
方法を提供することができる。

【００２２】本発明による圧粉体のプレス成形方法は，
前述のダイス保持強度（剛性）が低いプレス成形装置に
おいて，製品の側面に角度を有し，研磨取代を殆ど必要
としないものであり，粉末を用いたプレス成形方法全般
に利用でき，しかもパンチの形状で圧粉体形状を形成で
きるため，同一のダイスで形状を自由に形成できるため
工業化が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る圧粉体のプレス成形装置
の要部を示す断面図である。

【図２】図１の圧粉体のプレス成形装置による圧粉体の
製造状態を示す断面図である。

【図３】側面に角度を有する製品の斜視図である。

【図４】従来例に係るダイ段付方法による圧粉体の成形
方法を示す図である。

【図５】従来の圧粉体のプレス成形装置の一例を示す図
である。

【図６】（ａ），（ｂ）は図５の圧粉体のプレス成形装
置の要部を示す断面図である。

【図７】従来の圧粉体のプレス成形装置の他の例を示す
図である。

【図８】（ａ），（ｂ）はダイ段付方法による成形体の
製造方法を示す図である。

【図９】従来の圧粉体のプレス成形装置の他の例の要部
を示す断面図である。

【図１０】図９の圧粉体のプレス成形装置を用いて製造
した製品の要部を示す図である。

【図１１】製品の説明に供する図である。

【符号の説明】

１ ダイス １ａ 内壁 １ｃ 上面開口部 １ｄ 下開口部 ２ 上パンチ ２ａ 下面 ３ 下パンチ ３ａ 上面 ３ｂ 角度 ３ｃ 垂直部 ４ 粉末 ４ｂ 角度 ４ｃ 側面 ４ｄ 平面 １１ ダイス固定部 １２ ガイド部 １３ ダイス支持部 １４ 下パンチ支持台 １４´ 下パンチ支持台 １５ 上パンチ支持部 １６ 支持柱

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイス内に挿入した粉末を上パンチと下
   パンチとで挟み込んでプレス成形する装置において，前
   記上パンチ及び下パンチの互いに対向する対向面のうち
   の一方の縁に，斜面と該斜面の端部から前記対向面の他
   方に突出する突出部を設け，前記対向面のうちの他方に
   前記突出部に噛み合う形状の凹部を設けたことを特徴と
   する圧粉体のプレス成形装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプレス成形装置を用いて
   粉体を圧縮成形することを特徴とする圧粉体のプレス成
   形方法。