JPH0571332B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、金型の製造方法に関し、詳しくは工
期の短縮等を図り生産性を高めると共に、製品と
しての金型の品質を向上させる金型の製造方法に
関するものである。

【従来の技術】

機械部品の試作等のために、簡便な金型の製造
方法の開発が多く望まれているが、現在一般的に
行われている簡易プレス型の製造方法として、 (i) 板金モデルからポンチとダイを直接鋳造する
デユアルフオーム法で、板金モデルとして穿孔
したものを使用する方法（Ａ法、例えば特公昭
48−7576号公報参照）、および板金モデルとし
て無穿孔のものを使用し、ポンチとダイを別種
の合金で製作する方法（Ｂ法、例えば特開昭51
−55733号公報、特開昭51−95930公報および
「トヨタ技術」第27巻第４号第102−115頁参
照）、 (ii) 溶融した型材料に耐熱ゴムを密着させた母型
を浸漬してダイを造型し、その後このダイを母
型としてポンチを造型する方法（Ｃ法、特願昭
62−105771号）、等があつた。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の方法において、Ａ法
およびＢ法では、造型時に製品面の品質確保のた
めプレス機あるいはそれに相当する設備が必要で
あり、またこのためにプレス作業が妨害され、生
産性が低下し、さらに使用する板金モデルは製品
面以外の加工や溶接作業例えばフランジの取付け
等が必要であり、しかもＡ法ではこの板金モデル
に穿孔加工および造型後の型仕上げを行わなけれ
ばならない等、作業が非常に繁雑であるという問
題もあつた。 また上記Ａ，Ｂ，Ｃ法すべての場合において、
型材料の溶解槽とダイ型枠が兼用されており、型
毎に溶解槽が必要であり、型使用または保管中に
溶解槽が使用できず、連続的な型製造を行うこと
ができない問題もあつた。 さらに、造型の際、製品面が水平であるため、
製造された金型の製品面に空気が残留し、型に欠
肉が生じたり、歪みや亀裂等の鋳造欠陥が発生し
やすいという問題もあつた。 本発明は、このような問題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、生
産性および型品質を高める金型の製造方法を提供
することである。

【課題を解決するための手段】

本発明の金型の製造方法は、脱着自在に組付け
たダイ鋳造枠とポンチ鋳型枠とにより形成される
鋳造空間内を、予め前記鋳造枠に挟持させた耐熱
性ゴムシートにより２室に分割すると共に、前記
分割した室の一方に母型の製品形状面が鉛直また
はそれに近くなるように収め、前記母型の製品形
状面に前記ゴムシートを密着させた状態で前記室
の他方に型材料の溶湯を製品形状面に略平行な方
向から、該室の上部に空気層を残して注湯し、ダ
イまたはポンチのいずれか一方を造型し、その後
前記一方の室から母型を取り除き、造型されたダ
イまたはポンチを新たな母型とし、この新たな母
型に密着させた前記ゴムシートを介して前記室の
一方に型材料の溶湯を製品形状面に略平行な方向
から、該室の上部に空気層を残して注湯し、ダイ
またはポンチのいずれか他方を造型することを特
徴とする。 本発明において使用される型材料としては、低
融点合金が好ましく、その種類は所望する金型の
形状や用途等を考慮して選択されるが、融点が50
ないし200℃の範囲のものが特に好ましい。この
ような低融点合金としては、ビスマス、錫、カド
ミウム、アンチモン等からなるものがあり、中で
もビスマスを50％以上含有するものが、金型内に
ひけ巣を生じないこと等から好ましい。また、ダ
イおよびポンチ用の型材料は互いに同一でも異な
つていてもよい。 また、本発明において使用される母型は慣用の
木型、樹脂モデル、石膏型、砂型であり、この母
型の製品形状面にはシリコンゴム等の耐熱性ゴム
シートが介装される。 型材料の注湯時に各室の上部に残す空気層の容
積は、使用した型材料の冷却膨張容積以上である
ことが好ましい。 さらに、本発明において型材料の注湯は、各々
の鋳造枠に順次行うが、その際は耐熱性ゴムシー
トと対面した方の鋳造枠にまずゆつくりと注湯
し、耐熱性ゴムシートの下方より注湯ヘツド圧に
より母型と耐熱性ゴムシートの間の空気を上方に
しごき上げながら抜き、耐熱性ゴムシートと母型
とを密着させ、その鋳造枠への注湯終了後、該枠
上部より空気圧により押湯してさらに密着させ、
そしてこの鋳造枠内の型材料が凝固した後に、母
型を離型し、しかる後に他方の鋳造枠へ、同様に
注湯し、その後押湯することが好ましい。ここで
空気圧による押湯は、上記のように耐熱性ゴムシ
ートと母型（またはダイまたはポンチ）とを密着
させるだけでなく、注湯された型材料の冷却歪み
の発生防止のためにも機能する。 また、耐熱性ゴムシートを母型またはすでに造
型されたダイまたはポンチに密着させるのに、該
母型またはすでに造型されたダイまたはポンチの
前記ゴムシートとの密着面に開口した孔からの吸
引を、真空ポンプ等の吸引手段により行うことに
より、負圧を活用することは有効な手段である。 さらに、ダイおよびポンチの各鋳造枠に予め金
属管を各鋳造枠を貫通するように設置し、これを
鋳込むことも、有効な手段であり、この金属管は
その中に水等を流すことにより、鋳造時の冷却管
として利用することができ、また、鋳造後の型の
補強、型の運搬およびプレス機への固定にも利用
できるだけでなく、この金属管の体積分だけ高価
な型材料費を節減できる。

【作用】

本発明の金型の製造方法は、ダイとポンチの造
型を一連の作業で連続して行うことができる。し
かも、型材料の溶解炉と鋳造槽とが別々であるこ
とから、連続した金型の製造も可能である。 また鋳造時、母型の製品形状面を鉛直またはそ
れに近くなるように設置したことから、残留空気
を型内に残すことなく、型材料中の浮遊物や沈殿
物および不均一な冷却歪み等は、鋳造枠の上部お
よび底部、すなわち金型の側面に集中し、得られ
た金型の製品面の品質を損なうことがない。 しかも、注湯の際、各鋳造枠上部には断熱のた
めの空気層を残しているため、最終凝固部位を型
側面に移動させ、型表面での凝固欠陥の発生を防
止できる。

【実施例】

実施例 １ 第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を
示すものであり、ダイＤ用の溶融型材の注湯時
に、耐熱性ゴムシート８１を母型８２に下方より
上方へ順次密着させる方法である。 次にこの手順を詳細に説明する。 第１工程（第１図参照） まず、予め組み立てたポンチ基板２、ポンチ側
板４，６から構成されるポンチ鋳型枠内に母型８
２を製品形状面が鉛直となるように設置し、その
ダイＤ側表面に型クリアランスと同厚のシリコン
ゴム等からなる耐熱性ゴムシート８１を、シワが
発生しないように、適度な張りをもたせてかぶせ
る。次いで別に組み立てたダイ基板１、ダイ側面
３，５から構成されるダイ鋳造枠のダイ側板３，
５とポンチ側板４，６との間に前記耐熱性ゴムシ
ート８１の周辺を挟んで固定し、ダイ側板５、ポ
ンチ側板６を底面とする鋳造槽を形成する。な
お、上記ダイ基板１とポンチ基板２とは平行で、
各々鉛直に設置され、そしてこれらは造型後は
各々プレス機（図示せず）のベツドとスライド面
への取付け面となる。また、上記鋳造槽の組付け
部は十分にシールされており、湯漏れが防止され
ている。 鋳造槽の組付け後、図示のように、溶融型材料
を注湯口９より製品形状面に略平行な方向から注
湯するのであるが、このとき、ダイ鋳造槽下部よ
り溶融型材料のヘツド差による液圧によつて耐熱
性ゴムシート８１を伸ばしながら、これを母型８
２に密着させ、耐熱性ゴムシート８１と母型８２
との間に、空気が残留しないように溶融型材料の
液面を徐々に高める。該空気は、母型８２とポン
チ側板４，６との間隙および母型８２の凹部に設
けた空気抜き孔１７を通つて、ポンチ側板４の注
湯口１０より外部へ排出される。また、母型８２
の製品形状面の凹凸が激しく、耐熱性ゴムシート
８１の密着追従が困難な場合には、ポンチ側板４
の注湯口１０から、真空ポンプ（図示せず）によ
り補助的に負圧をかけて吸引し、強制的に耐熱性
ゴムシート８１を母型８２に密着させてもよい。 このように型材料を注湯していき、該材料の冷
却膨張容積以上の容積の空気層１１を残し、注湯
を終了する。この残すべき空気層１１の容積は容
易に決定され得る。その後、注湯口９にハイプ１
５を接続し、圧縮空気を空気層１１に送ることに
より、押湯をし、耐熱性ゴムシート８１の母型８
２への密着をさらに完全にしながら型材料を冷却
し、凝固させる。 第２工程（第２図参照） 第１工程により、ダイＤ造型を完了し、十分に
冷却した後、ポンチ基板２等を取り外して、中の
母型８２を取り出した後、再びポンチ基板２等を
組付けて、ポンチ鋳造槽を形成する。 なお、この作業中にダイ鋳造枠のダイ側板３の
注湯口９から真空ポンプ（図示せず）により負圧
をかけておくと、耐熱性ゴムシート８１のダイＤ
への密着が確保される。 このポンチ鋳造槽に、図示のように、注湯口１
０よりダイＤに用いた溶融金属と同種または異種
のものを製品形状面に略平行な方向から、該材料
の冷却膨張容積以上の容積の空気層１２を残して
注湯後、第１工程と同様に圧縮空気にて押湯を行
いポンチＰを造型する。冷却後、ダイ側板３，５
とポンチ側板４、６をばらし、耐熱性ゴムシート
８１を取り除くことにより金型が第３図に示すよ
うに完成される。 このようにして製造された金型は、その製品面
に欠肉等の鋳造欠陥を生じることなく、健全なも
のであり、これによりプレスされた成形品は良好
な品質を有するものだつた。 また、上記のようにダイ側板３，５（ポンチ側
板４，６も同様に）は分割されていてもよいが、
生産設備上、脱型に必要なテーパをつけて一体化
したものを使用してもよい。 実施例 ２ 第４図ないし第６図は本発明の第２の実施例を
示すものであり、完成後のダイＤとポンチＰに実
施例１のようなダイ基板およびポンチ基板を残さ
ないものである。以下、手順を詳細に説明する。 第１工程（第４図参照） ダイ鋳造槽内に金属管１９をダイ側板３，５に
設けた固定子３１，５１にて密に固定したダイ鋳
造枠と、実施例１と同様に耐熱性ゴムシート８１
をかぶせた母型８２をその製品形状面を鉛直にし
て設置したポンチ鋳造枠とを組付け、これも実施
例１と同様にダイ側板５、ポンチ側板６を底面と
して鋳造槽を形成する。 次に、真空ポンプ１８により、空気抜き孔１７
を介して吸引し、耐熱性ゴムシート８１を母型８
２に全面密着させる。この後、ダイ側板５に設け
た下部注湯口２０より、保持炉２２内の溶融型材
を、保持炉２２の上部の空気挿入口２３より圧縮
空気を送ることにより、図示のように、ダイ鋳造
槽内へ下方より製品形状面に略平行な方向から注
湯し、適度な空気層１１となつた時点でバルブ２
１を閉じると共に空気挿入口２３からの圧縮空気
も停止する。そして次に注湯口９からの圧縮空気
にて押湯および冷却を行いダイＤを造型する。 なお、鋳造歪み等の不良防止や早急に冷却させ
たい場合には、金属管１９に水または空気を通す
ことも可能である。 第２工期（第５図参照） 第１工程によりダイＤ造型を完了し、これを十
分に冷却した後、ポンチ基板２等を取外して中の
母型を取り除く。製品の凹凸が激しい場合には、
さらに耐熱性ゴムシート８１も取外し、ドリル等
にて空気抜き孔２４をダイＤ製品面より金属管１
９まで連通させる。しかる後に、ポンチ側板４，
６に金属管２５を固定子４１，６１にて装着し、
ポンチ基板２と共に耐熱性ゴムシート８１を再び
取り付ける。 次に、第１工程と同様手順にて、図示のよう
に、ポンチ側板６を設けた下部注湯口２６より製
品形状面に略平行な方向から、枠上部に適度な空
気層１２を残して注湯し、注湯終了後、注湯口１
０より圧縮空気を送気し、押湯および冷却し、ポ
ンチＰが造型される。 上記方法で、耐熱性ゴムシート８１がダイＤの
凹凸に十分密着しない場合には、ダイＤ内の金属
管１９の下端の固定子５１を固定栓５２に取り替
え、上部固定子３１に真空ポンプ２８を連管し
（この真空ポンプ２８は注湯口９とも連管してい
る）、真空吸引し、強制的に密着させる。 なお、生産の都合上、ダイ基板１およびダイ側
板３，５（ポンチ基板２およびポンチ基板４，６
も同様）は、脱型用テーパをつけて一体化して、
ダイ鋳造槽（またはポンチ鋳造槽）とすることも
できる。 この実施例で製造された金型を第６図に示す。
これは金属管１９，２５により公知方法で型のセ
ツト運搬ができ、またダイＤとポンプＰのプレス
機への取付けも、これらの金属管１９，２５を使
用し、公知の方法で可能である。 また、上記の金型を使用してプレス成形された
製品は、複雑な凹凸を有するものでも良好な品質
が確保できた。

【発明の効果】

本発明の金型の製造方法は、以上説明したよう
に、従来のデユアルフオーム造型法のように特別
な鋳造設備を必要とせず、しかも溶解炉と鋳造槽
の分離により、金型の量産が可能で、プレス時の
型重量も軽量化でき、プレスの稼働率も向上し、
生産性を著しく高めるものである。 また、型の鋳造時、母型の製品形状面を鉛直ま
たはそれに近くなるようにしたことにより、型材
料中の浮遊物や沈殿物および不均一な冷却歪み等
をプレス品質に無関係である金型の側面に集中さ
せることができ、そして残留空気によるボイドの
発生がないため、金型の製品面の品質を向上させ
ることができる。 しかも、注湯の際、各鋳造枠上部には空気層を
残しているため、最終凝固部位を型側面に移動さ
せ、型表面での凝固欠陥の発生を防止でき、これ
によつても金型の品質向上が図れる。 さらに、本発明において使用される母型は、従
来のデユアルフオーム法のようにケース等が不要
で、製作時間を短縮でき、品質も向上する。設計
変更時にもシワ押さえ部付きのプレス部品の製品
面を修正するだけで造型可能であり、試作部品作
製用の簡易型としても有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の実施例１の工
程図、第３図は本発明の実施例１において製造さ
れた金型の斜視図、第４図および第５図は、本発
明の実施例２の工程図、第６図は本発明の実施例
２において製造された金型の斜視図を表す。 図中、１……ダイ基板、２……ポンチ基板、
３，５……ダイ側板、４，６……ポンチ側板、１
１，１２……空気層、８１……耐熱性ゴムシー
ト、８２……母型、Ｄ……ダイ、Ｐ……ポンチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 脱着自在に組付けたダイ鋳造枠とポンチ鋳型
   枠とにより形成される鋳造空間内を、予め前記鋳
   造枠に挟持させた耐熱性ゴムシートにより２室に
   分割すると共に、前記分割した室の一方に母型の
   製品形状面が鉛直またはそれに近くなるように収
   め、前記母型の製品形状面に前記ゴムシートを密
   着させた状態で前記室の他方に型材料の溶湯を製
   品形状面に略平行な方向から、該室の上部に空気
   層を残して注湯し、ダイまたはポンチのいずれか
   一方を造型し、その後前記一方の室から母型を取
   り除き、造型されたダイまたはポンチを新たな母
   型とし、この新たな母型に密着させた前記ゴムシ
   ートを介して前記室の一方に型材料の溶湯を製品
   形状面に略平行な方向から、該室の上部に空気層
   を残して注湯し、ダイまたはポンチのいずれか他
   方を造型することを特徴とする金型の製造方法。 ２ 注湯時に各室の上部に残す空気層の容積が型
   材料の冷却膨張容積以上である特許請求の範囲第
   １項記載の金型の製造方法。 ３ 各々の鋳造枠への注湯を徐々に行い、注湯さ
   れた型材料の注湯ヘツド圧で耐熱性ゴムシートを
   母型またはすでに造型されたダイまたはポンチに
   密着させ、そして各々の注湯後、押湯圧を活用し
   て、さらに耐熱性ゴムシートを密着させる特許請
   求の範囲第１項記載の金型の製造方法。 ４ 耐熱性ゴムシートを母型またはすでに造型さ
   れたダイまたはポンチに密着させるのに、該母型
   またはすでに造型されたダイまたはポンチの前記
   ゴムシートの密着面に開口した孔から吸引手段に
   より吸引を行う特許請求の範囲第３項記載の金型
   の製造方法。 ５ ダイ鋳造枠およびポンチ鋳型枠の両方または
   いずれか一方に、金属管を各鋳造枠を貫通するよ
   うに設置し、該金属管を鋳込む特許請求の範囲第
   １項記載の金型の製造方法。