JPH07268407A - 金型の製造方法 - Google Patents

金型の製造方法

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JPH07268407A
JPH07268407A JP8787294A JP8787294A JPH07268407A JP H07268407 A JPH07268407 A JP H07268407A JP 8787294 A JP8787294 A JP 8787294A JP 8787294 A JP8787294 A JP 8787294A JP H07268407 A JPH07268407 A JP H07268407A
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JP8787294A
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Isao Yabe
功 矢部
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属粉末を用いて金型を射出成形で製造する
ことにより、金型の製造を容易化するとともに、製造に
要する時間を大幅に短縮して、金型を安価に製造できる
ようにした金型の製造方法の提供を目的とする。 【構成】 易加工性を有するマスタ材に加工を施して、
最終製品の寸法より収縮率分だけ大きな寸法の製品マス
タを製作し、有機バインダを混合した金属粉末を、前記
製品マスタを内蔵した型内に瞬間充填して金型成形品を
成形し、次いで、金型成形品の肉厚部をカットして金型
成形品の肉厚を均一にし、その後、金型成形品を置部材
に載置して炉内に配置し、肉厚の均一な金型成形品の脱
脂,焼成を行なって最終製品の金型を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、射出成形あるいは圧縮
成形等で用いる金型の製造方法に関し、特に同一形状の
金型を容易かつ多量に製造することができる方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、プラスチックを原料とした種々の
製品は、多くの場合、金型を用いた射出成形あるいは圧
縮成形等の成形手段で製造されている。また、セラミッ
クスを原料とした製品も射出成形あるいは圧縮成形等の
形成手段で製造されている。これら成形で用いられる金
型は、通常、成形すべき最終製品に対して逆形状の設計
図を作成し、次いで、この設計図にもとづいて、炭素鋼
や合金鋼からなる金型材料に対しフライス及び/又は放
電加工で型彫りを行ない、その後研摩及び手仕上げを行
なって製造している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の金型の製造方法においては、金型が製品と逆の
形状となるため、金型の製作に際して必ず設計図が必要
となり、設計工数を省くことができなかった。また、製
品の形状が複雑であると、金型も複雑となり、硬質の材
料に複雑な加工を施さなければならないため、金型製造
に長時間を要した。これらに起因し、金型の製造には多
大の時間と費用を要し、金型は非常に高価なものとなっ
ていた。
【0004】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、金属粉末を用いて金型を射出成形で製造
することにより、金型の製造を容易化するとともに、製
造に要する時間を大幅に短縮して、金型を安価に製造で
きるようにした金型の製造方法の提供を目的とする。
【0005】なお、金属粉末を用いて射出成形により精
密部品を製造する方法は公知であるが、この公知の精密
部品製造方法は、図7に示すように、製品7の表面に、
金属粉末を供給するためのスプルー8が位置するので、
後加工によってこのスプルーを取り除く必要があり、し
たがって、後加工を容易にし、製品コストの上昇を防止
するには、スプルーの位置及び大きさが限定される。こ
のため、金属粉末の充填を瞬間かつ均一に行なうことが
できず、製品の収縮率が部分的に大きく異なってしまう
ことから、高い寸法精度の要求される金型の製造方法
に、従来の金属粉末射出成形による精密部品製造方法を
そのまま適用することはできなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の事情に
かんがみてなされたものであり、金型製造の容易化,短
時間化を図るべく、精密部品の製造に用いられている金
属粉末射出成形法(MIM)をなんとか利用できないか
といった観点から、長年の間鋭意研究を重ねてきた結果
なし得たもので、次の工程で金型を製造するようにして
いる。
【0007】すなわち、本発明の金型の製造方法は、易
加工性を有するマスタ材に加工を施して、最終製品の寸
法より収縮率分だけ大きな寸法の製品マスタを製作し、
有機バインダを混合した金属粉末を、前記製品マスタを
内蔵した型内に瞬間充填して金型成形品を成形し、次い
で、金型成形品の肉厚部をカットして金型成形品の肉厚
を均一にし、その後、肉厚の均一な金型成形品の脱脂,
焼成を行なって最終製品の金型を製造するようにしてあ
る。また、好ましくは、前記脱脂の際、金型成形品を置
部材に載置して炉内に配置するようにしてある。
【0008】
【作用】瞬間かつ均一充填可能に設計された型内に前記
製品マスタを内蔵し、この型内に有機バインダを混合し
た金属粉末を瞬間かつ均一に充填して金型成形品を成形
することによって、金型成形品の収縮による変形を防
ぎ、かつ、金型成形品の肉厚部をカットして金型成形品
の肉厚を均一にして、金型成形品の脱脂,焼成を行なっ
て収縮率のばらつきを防ぎ、高寸法精度の最終製品の金
型を得る。
【0009】
【実施例】以下、本発明の金型製造方法の一実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は金型
製造の工程図、図2は製品の正面を表わす製品図、図3
は金型のマスタの製作工程を示す図、図4は成形工程を
示す図、図5は金型成形品及び最終製品の金型を示す図
である。
【0010】図3において、1は製品マスタであり、図
2に示す製品図にもとづいて工作機械で加工し製作す
る。この場合の加工は、例えば、後述する成形金型の成
形時及び脱脂,焼成時における収縮率と、金型を用いて
行なうプラスチック製品成形時の収縮率を計算した上
で、製品図にしたがって工作機械を作動させることによ
り行なう。したがって、製品を反転させた状態での金型
の設計図を別個に作成する必要がなくなり、金型の設計
工程のほぼ全部を省略することができる。なお、製品の
形状によっては製品図から直接加工を行なえないことも
あるが、この場合でも製品図に多少手を加える程度の設
計作業ですむ。
【0011】マスタ材としては、耐熱性を有し、かつ加
工の行ない易い比較的軟質の材料、例えば、真鍮,アル
ミニウム,プラスチック等を用いる。したがって、加工
が非常に簡単で、小型あるいは複雑な形状のものであっ
ても容易に製作することができる。
【0012】次いで、図4に示すように、製品マスタ1
を備えた型2の内部に、有機バインダを混合した金属粉
末を射出成形し、金型成形品5を得る。ここで用いる金
属粉末としては、例えば、単一且つ均一球状形であり、
均一粒度分布を有し、金属粉末の製造工程において還元
量を制御し、酸素量が0.5wt%〜6.0wt%であ
り、好ましくは、1.0wt%〜3.0wt%で、還元
減少率が1%〜7%であり、好ましくは、2%〜3%に
制御した一種または二種以上よりなる金属粉末を挙げる
ことができ、合金粉末でも良い。金属粉末の平均粒径
は、10μm以下であり、好ましくは、5μm以下であ
る。
【0013】また、有機バインダとしては、公知のもの
を用い、具体的には、用いる金属粉末の焼結温度以下、
好ましくは仮焼温度以下で90%以上が除去される各有
機バインダ成分であり、例えば、エチレン−酢酸ビニル
共重合体,ポリエチレン,アタクチックポリプロピレ
ン,ポリスチレン,ポリブチルメタクリレート,パラフ
ィンワックス,及びカルナバワックス等を挙げることが
できる。
【0014】金属粉末と有機バインダとの混合は、公知
の方法により行なうことができ、具体的には、金属粉末
と有機バインダとを、加圧式ニーダーで溶融混練するこ
とにより、効率良く均質な混合体を形成することがで
き、一定の流れ性、および一定の重量、密度を保有した
混合体を得ることができる。
【0015】射出成形は、公知の射出成形機3を用いて
行なう。この場合に重要なことは、金型成形品に部分的
な収縮率の差(異収縮)が生じないようにして全体が同
じ収縮率で均等に収縮するようにすることである。この
ためには、前記マスタ1を備えた型2の内部に、有機バ
インダを混合した金属粉末を短時間の内に充填する必要
がある。したがって、型2の中央に、径の太い金属粉末
の充填用スプルー4と、拡散ランナ4aを形成し、金属
粉末の瞬間充填を可能ならしめている。本発明の金型製
造方法においては、金型の裏面、すなわち、金型のキャ
ビィティ面とならない位置にスプルーと拡散ランナーが
位置することになるので、瞬間かつ均一充填を可能なら
しめるために、図4に示すように太径のスプルー,拡散
ランナーを設けても、また、図示してないが複数のスプ
ルーを設けたとしても、後加工がきわめて容易であり、
しかも、この金型を用いて成形する最終製品の表面にな
んの影響も与えることがない。
【0016】また、射出成形時に、金型成形品の肉厚を
均一にしておくことが大事である。これは成形時及び後
述する脱脂,焼成時における金型成形品の収縮率にばら
つきを生じさせないようにするためである。したがっ
て、成形時においては、図4に示すように、成形品肩部
をカットした形状に成形する。このようにして、図4に
示すような均一肉厚の金型成形品5を得る。
【0017】次いで、金型成形品5の脱脂,焼成を行な
う。有機バインダを除去するための脱脂を行なう。この
とき、有機バインダの除去率は90%以上が好ましく、
さらに好ましくは95%以上である。また、有機バイン
ダ除去時の雰囲気は、不活性雰囲気が好ましいが、水素
雰囲気でも良く、また、両雰囲気を用いても良い。この
脱脂の際、金属粉末の金型成形品5を、図6に示すよう
に、棒状の置部材6を介して炉内に配置する。このよう
にすると、金型成形品からの脱脂が均等に行なわれ、収
縮率にばらつきを生じることがなく金型成形品全体の収
縮率を一定に保つことができる。
【0018】焼結は、金属粉末に応じた所定雰囲気下
で、所定の焼結温度で行なう。この焼結工程において、
10%未満の有機バインダが残余として存在している場
合には、還元雰囲気中で、仮焼温度以下または本焼結温
度以下で、有機バインダを除去すると同時に、金属粉末
に対する還元処理を付した後、所定の焼結温度で焼結を
行なう。
【0019】この脱脂、焼結工程で重要なことは、成形
品全体の収縮率が、一定となるようにすることであり、
これによって、成形品の脱脂,焼成時における実際の収
縮率をマスタ製作時に計算して求めた収縮率と同じとす
ることができ、高い寸法精度を得られる。脱脂,焼成時
に成形品全体の収縮率を一定とするには、成形品の肉厚
を均一にすることである。したがって、脱脂,焼成に先
立って、成形品から不要部分(鎖線部分)をカットして
図5に示すような形状とする。
【0020】その後、成形用の金型に必要な突出しピ
ン、あるいはコアピン等の穴加工を行ない、かつ他の仕
上処理を施して金属粉末製の金型を完成する。この金型
は、容易に製作できるので、試作用金型あるいは大量生
産を行なう製品の金型等として用いると好適であり、ま
た、加工の行ない易い材料を用いてマスタを製作できる
ので、複雑な形状の金型であっても比較的容易に製造で
きる。したがって、この方法は、種々分野の成形品用金
型を製造する際に利用できるが、特に精密機器のモジュ
ール部品、例えば、腕時計における地板,輪列受,巻真
押え、あるいは玩具等のチップコイン,チップメダルな
どを成形する金型の製造方法として好適である。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明の金型製造方法に
よれば、金型の製造を容易化し、かつ、製造に要する時
間を大幅に短縮化することによって金型を安価に製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】金型製造の工程図を示す図である。
【図2】製品の正面図を示す製品図である。
【図3】金型のマスタの製作工程を示す図である。
【図4】成形工程を示す図である。
【図5】金型成形品及び最終製品としての金型を示す図
である。
【図6】金型成形品の脱脂工程の一例を示す図である。
【図7】従来の精密部品製造方法の説明図である。
【符号の説明】
1 製品マスタ 2 型 3 射出成形機 4 スプール 4a 拡散ランナ 5 金型 6 置部材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 易加工性を有するマスタ材に加工を施し
    て、最終製品の寸法より収縮率分だけ大きな寸法の製品
    マスタを製作し、 有機バインダを混合した金属粉末を、前記製品マスタを
    内蔵した型内に瞬間充填して金型成形品を成形し、 次いで、金型成形品の肉厚部をカットして金型成形品の
    肉厚を均一にし、 その後、肉厚の均一な金型成形品の脱脂,焼成を行なっ
    て最終製品の金型を製造することを特徴とした金型の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 前記脱脂の際、金型成形品を置部材に載
    置して炉内に配置する請求項1記載の金型の製造方法。
JP8787294A 1994-04-01 1994-04-01 金型の製造方法 Pending JPH07268407A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1008799C2 (nl) * 1998-04-02 1999-10-05 Pacific Basin Technoplating B Werkwijze voor het in een matrijs vormen van voorwerpen met een huid en een binnen de huid gelegen vulmiddel.
NL1008800C2 (nl) * 1998-04-02 1999-10-05 Pacific Basin Technoplating B Matrijssamenstel voor het vormen van een voorwerp met een voorafbepaalde afmeting met een huid en een binnen de huid gelegen vulmiddel.
JP2005532920A (ja) * 2002-07-12 2005-11-04 ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー 型を形成しマイクロデバイスを成形する方法
JP2012106501A (ja) * 2005-09-07 2012-06-07 Sacmi Cooperativa Meccanici Imola Soc Cooperativa 金型要素を製造するための方法

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NL1008800C2 (nl) * 1998-04-02 1999-10-05 Pacific Basin Technoplating B Matrijssamenstel voor het vormen van een voorwerp met een voorafbepaalde afmeting met een huid en een binnen de huid gelegen vulmiddel.
JP2005532920A (ja) * 2002-07-12 2005-11-04 ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー 型を形成しマイクロデバイスを成形する方法
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