JPH0615492A - 分割金型の製造方法 - Google Patents

分割金型の製造方法

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JPH0615492A
JPH0615492A JP4197764A JP19776492A JPH0615492A JP H0615492 A JPH0615492 A JP H0615492A JP 4197764 A JP4197764 A JP 4197764A JP 19776492 A JP19776492 A JP 19776492A JP H0615492 A JPH0615492 A JP H0615492A
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machined
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Takashi Koiso
隆 小磯
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    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/02Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
    • B30B15/022Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉末成形用の金型は、内環と外環とからな
り、内環を外環に焼き嵌めしてから内環の内部を加工し
ている。内環の構造物の両側での圧力が異なるので圧力
差によって内環の構造物のうち突出したものについて根
元部に亀裂が入ったり破損したりする。これを防ぐこ
と。 【構成】 内環を複数の構成片に分割し、加工代を含ん
だ寸法の分割片をまず製造し、分割片の接触部のみを高
精度に仕上げる。これを外環に焼き嵌めし、内環の内部
を所定の寸法精度に加工する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は粉末成形の金型(特に
ダイ)の製造方法に関する。ロ−タリ−タイプのカ−エ
アコン用ロ−タ−、ベ−ンタイプの油圧ポンプのロ−タ
−などのように円柱形で外周から内部に向けて細長い溝
を有する製品などの粉末成形用ダイの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】粉末成形用の金型は例えば、「焼結部品
−その設計と製造−」日本粉末冶金工業会編著,p20
9図4.79焼き嵌めダイの構造などに示される。これ
を図8と図9によって説明する。始めに内環Uと外環W
とを成形する。外環Wは強い引っ張り力に耐えられるよ
うに厚い円筒壁を持つ部材である。内環Uは単なる円筒
または予め放射状などの形状を有する円筒である。後者
の場合はもちろん適当な加工代を付けてある。内環Uを
外環Wに焼き嵌めする。さらに、ワイヤ−カットまたは
放電加工、ラッピングによって所定の構造に加工し所定
の精度に仕上げられる。
【0003】内環Uが単なる円筒の場合は図9に示す形
状を得る為に放射状の内向きのリブ(分岐構造物という
ことにする)が残るように残部を除去する。多くの場合
は単なる円筒を内環として焼き嵌後の加工で形状を作り
出す。粉末成形用の金型の精度の要求は1/100mm
(10μm)程度で極めて厳しいので焼き嵌め後に加工
をするのである。
【0004】金型には耐摩耗性、耐圧性、疲れ強さ、靱
性などが要求される。粉体を押さえる圧力は6〜10t
/cm2 程度であるので耐圧性が必要なのは当然である
がこれは外環Wによって受けることができる。内環の場
合は特に耐摩耗性が重要である。そこで内環Uは超硬合
金、工具鋼、高速度鋼等が使用される。しかも内環Uは
構造の複雑さなどに無関係で一体物として作られてい
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図10に内環の一例に
係る分岐構造物の根元の部分の拡大斜視図を示す。一体
物のダイ内環を外環に焼き嵌めしたダイでは、分岐構造
物の幅Bや根元の彎曲Rが大きく、高さLが小さい場
合、または圧粉体の成形方向の厚みが小さい場合は問題
ない。しかし分岐構造物の幅B、彎曲Rが小さく、高さ
Lが長い、あるいは圧粉体厚みが大きいというような場
合には、従来から使用される一体型の内環には問題があ
る。このような場合に粉体に強い力を掛けると、根元の
部分に強い応力が作用する。ために粉末成形中に根元の
部分(Rの部分)に亀裂が発生し易い。
【0006】その原因を次に説明する。図11はダイ内
環と粉末を上からみたものである。ダイの内部空間(ダ
イキャビテイ)に粉末を充填する。これは粉体の自重で
キャビテイに入って行くのである。これをパンチで押さ
える。粉末を均等に充填すべきであるがこれがなかなか
難しい。分岐構造物があるとこれと壁によって挟まれた
狭小な部分には粉末が入り難い。このような局所的な不
均一があるので、たとえばこの例では、分岐構造物の両
側に圧力P1 とP2 が食い違う。圧力差が構造物の根元
の部分に強い曲げモ−メントを発生する。ためにこの部
分に亀裂が発生し易いのである。
【0007】当然この現象は、圧粉体密度が高い程、圧
粉体厚さが厚い程、発生し易い。この対策として、金型
構造を変更して、前述の分岐構造物を金型の一部とせ
ず、これらをコア−ロッドで成形するようにする方法が
ある。コア−ロッドは中心の穴を開けるための装置であ
るがこれを構造物の成形にも利用するのである。しかし
これとて用途は狭く限られている。圧粉体厚さ(軸方向
の高さ)が大きい場合には、ダイセットが大きくなり過
ぎて、プレスに入らない。この場合にはコア−ロッドを
利用できない。内環に構造体を作ってこれによって成形
しなければならない。
【0008】粉体の内部の圧力に不均等があるからこの
ような亀裂の問題が発生するのである。これを解決する
には、粉体を均一に充填し分岐構造物の両側での圧力が
1=P2 となるようにすれば良い。粉末均一充填のた
めに、アンダ−フィル、オ−バ−フィル等の粉末冶金の
技術がある。しかしこれもダイキャビテイの内部構造が
単純である場合に有効であるが、複雑な場合は均一充填
が難しい。また製品の高さ(軸方向の高さ)が大きいと
ダイキャビテイ内の空気をどうして逃がすのかというこ
とが問題になる。結局分岐構造物が複雑であると粉体の
均一充填ができない。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の分割金型の製造
方法は、中央に穴を有する外環と、外環の穴に嵌め込ま
れる内環とを組み合わせ、内部に分岐構造物を有する粉
末成形用の金型を製造する方法であって、内環を複数個
の部分材に分割するように設計し、内環になるべき部分
材と外環とを製造し、部分材の相互に接触する部分を高
精度に加工し、外環の穴の中に部分材を焼嵌めした後、
内環の内側に必要な分岐構造物を所定の精度で加工する
ことを特徴とする。
【0010】
【作用】従来一体物であった内環を、複数個の構成要素
に分割して製造し、これを外環に焼き嵌めしてから内部
の構造を成形したので、粉体の供給が不均一で突起片等
の両側で大きい圧力差があってもこれがためにR部等に
亀裂が入ったりしない。また、焼き嵌め代を均一にする
ことができるから、繰り返しの成形によってもダイの構
成部分間に位置ずれが起こらない。長寿命、高精度の金
型を製造することができる。
【0011】
【実施例】本発明をロ−タリ−エアコンコンプレッサ−
のロ−タの製造用の金型に適用した。比較のために従来
法で行った場合の例も示す。図1にロ−タ−の平面図を
示す。図2にAO12 B断面図を示す。これは円柱形
の本体7を有する。本体の側面から中心に掛けて5つの
細長い溝8を切欠きさらに中心に中心孔10を穿った形
状である。また溝8の奥は小さい円孔部9となってい
る。溝8はベ−ンの出入りする空間であるがこれは放射
状ではなく半径方向から少しずれている。
【0012】溝8の延長線と中心O2 との距離は5mm
である。溝8の幅は3.7mm、円柱の直径は60m
m、中心孔10の直径は18mmである。また円孔部9
の中心O1 から溝に平行に引いた直線AO1 にO2 から
下した垂線の足からO1 までの距離は15mmである。
軸方向の長さは54mmである。これは円盤状というよ
り軸方向に長い柱状の製品である。
【0013】これを製造するための金型は当然このよう
に長手方向に長くて、内部に5つの分岐構造物を持つ。
これらは長手方向に伸びているから、粉末を上から充填
する場合均一に充填することが難しい。溝が半径方向に
なく、螺旋状に存在するから、溝に対応する分岐構造物
の両面での充填状態が同一にならない。使用粉末は、鉄
(Fe)+3%銅(Cu)+1%黒鉛(C)+0.8%
潤滑剤である。圧粉体密度は6.7g/cm3 で成形し
た。
【0014】[比較例](一体物の内環) 〔使用金型〕 高速度鋼(焼き入れ品)によって一体物
の内環を製作した。焼嵌め代は0.15%である。これ
を円筒状の外環に焼嵌めし、内環の内側を所望のダイ内
側形状にワイヤ−カットで仕上げた。これは従来どおり
の製造方法である。これに前記の粉末を充填し、パンチ
で押さえて、ロ−タ−を成形した。 〔粉末成形結果〕 成形個数5個目で、ダイ凸部(図1
0のRの部分)に亀裂が発生した。
【0015】[比較例] (分割内環であるが、仕上
げてから焼嵌めしたもの) 〔使用金型〕 内環を、図3と図4に示すような構成要
素に分けた。ここでは仮に突起片1と円弧片2というこ
とにする。突起片1が5個、円弧片2が5つということ
なる。高速度鋼を熱処理し、内環の構成要素である突起
片1と、円弧片2を5つずつ製作した。つまり図3、図
4に示すように、最終形状にまで形成したのである。上
下面を除くすべての面を研磨加工した。ここで突起片1
は基部3、突板部4、円頭部5よりなるがこれらの細部
も最終的な形状にまで仕上げ加工したのである。円弧片
2は円弧状で両側に段部6を有するがこれも仕上げ加工
している。これら内環の構成部品を予め準備していた外
環に焼嵌めして金型を製作した。図5がこの状態を示
す。製作過程において焼嵌め代によって製品の円孔部9
の中心O1 の位置が変化する。そこで焼嵌め代を変化さ
せ、トライアルアンドエラ−によってO1 の位置精度を
確保した。これに前記の粉末を充填し、パンチで押さえ
て、ロ−タ−を成形した。
【0016】〔粉末成形結果〕 ロ−タ−を10万個成
形したがダイ凸部で亀裂が発生しなかった。しかし5万
個の成形で、O1 の位置が0.07mmずれていること
が判明した。つまり強度の点では問題ないが、位置精度
の点で未だに難点がある。
【0017】〔原因〕 内環の構成部品である突起片1
と円弧片2とを、焼嵌めする前に仕上げているために、
焼嵌め代を一定にすることができず、焼嵌め代が少なく
なり、粉末成形時の圧力差により、各構成部品間の微小
な隙間が高圧によって次第に位置ずれを引き起こしたた
めである。つまりトライアルアンドエラ−で位置を合わ
せているというものの、焼嵌め代は部分によって異な
る。多数回の成形によって焼嵌め代の少ない所と厚い所
の差が次第に現れるのである。 〔対策〕 一定の焼嵌め代をとっておいて焼嵌めし、そ
の後に内側の分岐構成物を製作すれば良い。こうすれば
金型の破損や、位置ずれを防止できるはずである。本発
明はこのような考察に基づくものである。
【0018】[実施例](分割内環であり先に焼嵌め
し内側構成物を製作し仕上げたもの) 内環を構成部品に分割するのは前例と同じであるが、始
めから加工しない。つまり内環を突起片1と、円弧片2
に分割するが、円弧片2は、図6のように最終的な形状
ではなく、内部に厚い加工代13(破線で示し斜線を附
した)を伴っている。突起片1も先端は太い分岐になっ
ており、厚い加工代14を有する。部品の段階で仕上げ
加工するのは、両部材を焼嵌めする部分だけである。図
7に突起片1の加工箇所を部分斜線によって示す。基部
3の側面15、前小面16、突き合わせ面17を仕上げ
加工するがこれらは円弧片2と接触する部分だからであ
る。基部3の裏面18の加工するがこれは外環に接触す
る部分だからである。円弧片2は、図6の2点鎖線で示
す部分まである形状であるが、これも段部6の内面と裏
面19を仕上げ加工する。
【0019】内環を組み立てた後、予め準備している外
環に対して0.15%の焼嵌め代で焼嵌めする。すると
図6の2点鎖線で示すような形状になる。この後、ワイ
ヤ−カットにより、破線と斜線で示す部分を除去する。
すると実線で示すダイの内部構造が得られる。焼嵌めの
後で細部の加工をするので位置のずれが起こらない。
〔粉末成形結果〕 ロ−タ−を10万個成形した。金型
は破損しなかった。また円孔部9の中心O1 の位置ずれ
も起こらなかった。極めて堅牢で寸法精度の高い優れた
金型である。
【0020】
【発明の効果】本発明の粉末成形金型の製造方法は、従
来一体物であった内環を、幾つかの構成部材に分割し、
組み合わせる部分は仕上げ加工し、その他の部分は加工
代をつけたままで形成し、これらを外環に焼嵌めしてか
ら内環の内部の構成物を加工する。一体物を加工する
と、鋭い挟角の部分が弱くなり、粉末成形を繰り返すと
亀裂が入って破損しやすい。本発明では鋭い挟角の部分
が始めから存在しないので応力集中が起こらず粉末の圧
力差があっても破損しない。長寿命の金型を提供するこ
とができる。金型は高価な部品であり、成形製品のコス
トのかなりの部分を占める。本発明は金型の価額を実効
的に引き下げることができるから焼結製品のコストの引
き下げに寄与することができる。
【0021】また内環を分割するから新たな長所が生ず
る。2種類以上の構成部材に分けるからこれらの部材の
材料を変えることができる。内環の構成部品の内激しく
摩耗する部分を超硬合金に、他を鋼にすれば金型寿命を
長くすることが出来、金型の価額を引き下げることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る金型によって製造される
べきロ−タ−の平面図。
【図2】図1に於いてAO12 B断面図。
【図3】内環を構成部材に分割した物の一つであり、最
終的な形状にまで形成された突起片を示す。
【図4】内環を構成部材に分割した物の一つであり、最
終的な形状にまで形成された円弧片を示す。
【図5】前記の突起片と円弧片とを焼嵌めした状態を示
す斜視図。
【図6】本発明の実施例の一工程を示し、加工代を付け
た突起片と円弧片とを組み合わせた状態を示す斜視図。
【図7】本発明の実施例において分割した内環の構成部
材の一例を示す。
【図8】従来例に係る粉末成形金型において内環を外環
に焼き嵌めする前の形状を示す斜視図。
【図9】従来例により外環に内環を焼き嵌めして内環内
部に構成物を形成した状態の斜視図。
【図10】一体型の内環の一部の斜視図。
【図11】ダイの内環を上から見た平面図。
【符号の説明】
1 突起片 2 円弧片 3 基部 4 突板部 5 円頭部 6 段部 7 本体 8 溝 9 円孔部 10 中心孔 13 加工代 14 加工代

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央に穴を有する外環と、外環の穴に嵌
    め込まれる内環とを組み合わせ、内部に分岐構造物を有
    する粉末成形用の金型を製造する方法であって、内環を
    複数個の部分材に分割するように設計し、内環になるべ
    き部分材と外環とを製造し、部分材の相互に接触する部
    分を高精度に加工し、外環の穴の中に部分材を焼き嵌し
    た後、内環の内側に必要な分岐構造物を所定の精度で加
    工することを特徴とする分割金型の製造方法。
JP04197764A 1992-06-30 1992-06-30 分割金型の製造方法 Expired - Lifetime JP3127587B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5814193A (en) * 1995-08-17 1998-09-29 Bp Chemicals Limited Process for the purification of a C2 to C4 carboxylic acid and/or anhydride having halide impurities
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JP2013198930A (ja) * 2012-03-26 2013-10-03 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 平板状部品の圧粉体成形金型装置
CN114192777A (zh) * 2021-11-29 2022-03-18 九江市杰尼新材料有限公司 一种柱形钽锭的成型模组

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