JPH0740094A - 粉末成形品の横孔成形装置及びその横孔成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 型空間１１内に横方向から出没可能な水平ロ
ッド１３を使用して粉末成形品の側面に円形の横孔１５
ａを成形する場合、横孔１５ａが焼結後に水平方向に長
い楕円形状となることを抑える。 【構成】 圧縮成形時に型空間１１に挿入される水平ロ
ッド１３の粉末成形部１３ａを上下方向に長い楕円形状
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧縮成形される粉末
成形品の側面から円形の横孔を成形可能な粉末成形品の
横孔成形装置及びその横孔成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末成形品は、上金型及び下金型により
形成される型空間内に材料となる粉末を充填し、この状
態で圧縮成形した後焼結して得られるが、このような粉
末成形品に円形の横孔を成形する場合には、従来例えば
次のような方法が用いられていた。

【０００３】一つは、圧縮成形した後に焼結された成形
品に対し、ドリルやボール盤などの孔明け加工機械を用
いて機械的に横孔を加工する方法である。

【０００４】他の方法は、実公平２−１６８７９号公報
に開示されているように、金型を貫通して型空間を水平
に横切る態様で出没自在に装着された横孔加工の打抜き
パンチを設け、上下の各金型で鉛直方向に圧縮成形され
ている環状の成形品に対し、前述した打抜きパンチで横
孔を形成するものがある。打抜きカスは成形品の下金型
の軸心を貫通する中空のコアロッドを介して外部へ排出
される。

【０００５】ところが、前者の方法は、焼結された成形
品は硬度が極めて高く微小な空孔を有し、断続的な切削
となるため、加工性が悪く作業能率が低下するととも
に、孔明け工具の摩耗や損傷も多いので工具費の負担が
大きくなり、しかも加工が別工程になるので作業に連続
性がないなど、製造コストが高くなるという問題があ
る。

【０００６】一方、後者の方法は、圧縮成形された焼結
前の成形品は脆いので、打抜きパンチで横孔を形成した
場合には、割れや欠けなどの欠損が発生しやすく、形成
した横孔分の圧縮粉末をカスとして排出するので、その
分だけ材料粉末の歩留まりが悪くなるとともに、このカ
スを中空のコアロッドへ排出するために成形品は中空な
環状部品以外には適用することができない。しかも、横
孔加工用の打抜きパンチは大きな加圧力で駆動する必要
があるので、油圧シリンダなどによる駆動装置が大型化
するなどの問題があった。

【０００７】このため、本願出願人は、上記したような
問題を解決すべく、上金型と下金型との間に形成される
型空間内に対し、成形品の横孔の内径と等しい外径を備
えた水平ロッドを横方向から水平に出没可能に設け、水
平ロッドを型空間内に露出させた状態で上金型を上昇さ
せることで形成される上部開口から材料粉末を型空間内
に充填し、上下両金型間の材料粉末を圧縮成形した後、
水平ロッドを引抜くようにした技術を開発した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
技術では、焼結後の成形品に横孔を機械加工する方法
や、圧縮成形された焼結前の成形品に打抜きパンチで横
孔を形成する方法で発生する種々の問題は解消されるも
のの、実験により得られた図６に示すような粉末成形品
（縦ａ及び横ｂがともに１５ｍｍで上下方向の高さｃが
２５ｍｍの直方体）の焼結後の横孔１の寸法精度を測定
したところ、水平方向の直径Ｘが圧縮荷重が付与される
上下方向の直径Ｙより長い楕円または長円形状となって
いることが判明した。このとき、横孔１を成形するため
に使用した円形の水平ロッドは、直径８ｍｍであり、極
力真円が得られるよう加工し、相互に直交する方向の直
径の差は０．００５ｍｍ以下であり、長円量または楕円
量が極めて少ないものとなっている。

【０００９】図７は、成形密度６．８〜６．９ｇ／ｃｍ
³ で圧縮成形した後の焼結前における図６の粉末成形品
の横孔１の直径ＸとＹ及び、Ｘ，Ｙ両者間の寸法差Ｚ
を、１０個の粉末成形品についてそれぞれ示し、さらに
Ｘ，Ｙ，Ｚについて、１０個のうちの最小値Ｍｉｎ，最
大値Ｍａｘ，最小値Ｍｉｎと最大値Ｍａｘとの差Ｒ，平
均値をそれぞれ示したものである。図８は、圧縮成形後
の粉末成形品を１１４０℃，Ｎ₂ 雰囲気下で１５分間焼
結した後における図１と同様な各種データを示してい
る。焼結前のデータを示す図７によれば、直径Ｘと直径
Ｙとの差Ｚ（以下このＺを楕円量と呼ぶ）が０．０１ｍ
ｍ以下で、その平均値が０．００３ｍｍと小さいが、焼
結後の図８によれば０．０２〜０．０５ｍｍの楕円量が
発生し、その平均値は０．０３５ｍｍと大きくなってい
る。

【００１０】このように楕円量が大きくなった横孔１を
真円とするためには、リーマなどによる後加工が必要で
あり、後加工を行うことは製造コストを上昇させる一因
となる。

【００１１】そこで、この発明は、型空間内に横方向か
ら出没可能な成形部材を使用して粉末成形品の側面に円
形の横孔を成形する場合、横孔が焼結後に水平方向に長
い楕円または長円形状となることを抑えることを目的と
している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第１に、材料粉末が充填される型空間
を形成し、この型空間内の材料粉末を上下から加圧圧縮
する上金型及び下金型を有する金型本体と、この金型本
体に対し少なくとも一方の側部を貫通して前記型空間へ
側方から出没可能で粉末成形品に円形の横孔を成形する
ための成形部材とを有し、この成形部材を上下方向に所
定量長い楕円または長円形状とした構成としてある。

【００１３】第２に、材料粉末が上部から充填される型
空間を形成し、この型空間内の材料粉末を上下から加圧
圧縮する上金型及び下金型を有する金型本体に対し、粉
末成形品に円形の横孔を成形するための上下方向に所定
量長い楕円または長円形状の成形部材を、少なくとも一
方の側部を貫通して前記型空間へ側方から挿入させ、前
記型空間内に材料粉末を充填した後、材料粉末を上下か
ら圧縮して加圧させ、加圧終了後に成形部材を引き抜く
方法としてある。

【００１４】第３に、第１の構成または第２の方法にお
いて、要求される横孔の直径をｄ，成形部材の上下方向
の直径をｄ₁ ，水平方向の直径をｄ₂ とした場合、（ｄ
₁ −ｄ₂ ）／ｄ≦０．０１となる楕円または長円形状と
してある。

【００１５】

【作用】第１の横孔成形装置または第２の横孔成形方法
によれば、上下方向に所定量長い楕円または長円形状の
成形部材を型空間内に挿入し、型空間内の材料粉末を上
下から加圧して圧縮成形すると、成形部材により圧縮成
形体に横孔が成形され、この成形体の焼結時には、横孔
の水平方向の直径が伸びる一方、上下方向の直径が縮む
ように変形する。ところが、横孔を成形するための成形
部材は、上下方向に所定量長い楕円または長円形状であ
ることから、上記変形はこの楕円または長円形状によっ
て吸収され、横孔はより真円に近いものとなる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【００１７】図１は、この発明の一実施例の粉末成形品
の横孔成形装置を示している。この実施例は、粉末成形
品に対し、極めて真円度の高い円形の横孔を成形する場
合に適用される。要求される横孔の直径は８ｍｍとす
る。この装置に使用されるプレス金型は、図示しないダ
イプレートに固定された円筒状のダイス３と、図示しな
い加圧駆動装置、例えば油圧シリンダによって昇降され
てダイス３の軸心孔３ａ内へ下方から嵌入される下パン
チ５と、図示しない加圧駆動装置、例えばクランク機構
によって昇降されてダイス３の軸心孔３ａ内へ上方から
嵌入される上パンチ７とで構成されている。ここでは、
ダイス３と下パンチ５とで下金型を、上パンチ７で上金
型をそれぞれ構成し、上下両金型で金型本体を構成する
ものとする。

【００１８】ダイス３の軸心孔３ａと下パンチ５の上端
面との間の金型本体内に、材料粉末９が充填される型空
間１１が形成される。ダイス３の上面には、図示してい
ないが材料粉末９を型空間１１内へ案内するフィーダが
設置されている。フィーダは、材料粉末９を型空間１１
内へ案内した後は、左右方向に移動して余分な材料粉末
９を除去する。

【００１９】ダイス３の上下方向のほぼ中心位置の型空
間１１より右側の部分には、左右方向に貫通する貫通孔
３ｂが、同左側の部分には貫通孔３ｂと同一水平位置に
ある埋没穴３ｃがそれぞれ形成され、この貫通孔３ｂ及
び埋没穴３ｃに、図中で右側から型空間１１へ水平に出
没可能な成形部材としての水平ロッド１３が挿入され
る。水平ロッド１３は、例えば油圧または空気圧の流体
シリンダからなる水平駆動機構１５により水平駆動され
る。

【００２０】水平ロッド１３は、図２にその詳細を示す
ように、先端から寸法Ａの範囲が前記貫通孔３ｂ及び埋
没穴３ｃと同形状に形成されている。寸法Ａは、型空間
１１の横方向の寸法より大きく、この寸法Ａの範囲内に
おける型空間１１の横方向の寸法と同寸法Ｂの領域が、
粉末成形品の横孔を成形するための粉末成形部１３ａと
なる。

【００２１】粉末成形部１３ａを含む寸法Ａの範囲は、
図３に拡大図で示すように、水平方向の直径Ｘは８．０
０ｍｍであって要求される横孔の直径と同じであるが、
上下方向の直径Ｙは要求される横孔の直径より大きい
８．０４ｍｍとし、上下方向に長い楕円形状としてあ
る。この楕円形状に合わせてダイス３の貫通孔３ｂ及び
埋没穴３ｃも同様の楕円形状となっている。

【００２２】なお、ここでは粉末成形部１３ａの上下方
向の直径Ｙは、要求される横孔の直径より０．０４ｍｍ
大きくしてあるが、直径Ｙの１％以内の範囲での寸法分
大きくなっていればよい。

【００２３】このように構成された粉末成形品の横孔成
形装置において、横孔を有する粉末成形品を成形するに
は図１の（ａ）〜（ｆ）の順序で行う。

【００２４】まず、図１（ａ）のように下パンチ５がダ
イス３の軸心孔３ａに下方から嵌入されて所定位置で停
止し、これにより型空間１１が形成される。ダイス３の
貫通孔３ｂに挿入する水平ロッド１３は、粉末成形部１
３ａが型空間１１に露出する位置となるよう水平駆動機
構１５により移動させる。この状態でフィーダを介して
型空間１１内に材料粉末９を充填する。充填量は、型空
間１１から食み出すように充分な量とする。材料粉末９
を充分充填した状態で、フィーダを左右方向に移動させ
て上部に供給された余分な材料粉末９を除去する。

【００２５】次に、図１（ｂ）のように、上パンチ７を
下降させて型空間１１内に嵌入させると同時に、下パン
チ５も上昇させて型空間１１内に深く嵌入させる。これ
により、材料粉末９が上パンチ７と下パンチ５とで上下
双方から加圧されることになって材料粉末９が所定の密
度まで圧縮成形され、圧縮成形品１５が得られる。この
とき、型空間１１内には水平ロッド１３の粉末成形部１
３ａが存在しているので、粉末成形部１３ａによって横
孔１５ａが形成されることになる。

【００２６】この加圧に際しては、偏荷重が加わって変
形しないようにするために、上下方向から均等な圧縮比
で加圧する必要がある。そのためには、上パンチ７が材
料粉末９の上面に対して加圧を完了するまでの移動距離
と、下パンチ５が材料粉末９の下面に対して加圧を完了
するまでの移動距離との比率に比例するように、上パン
チ７の下降スピードに対する下パンチ５の上昇スピード
を設定しておく。例えば、上パンチ７と下パンチ５の移
動距離が等しい場合には、上パンチ７の下降スピードと
下パンチ５の上昇スピードとを等しく設定し、また下パ
ンチ５の移動距離に対して上パンチ７の移動距離が２倍
の場合には、上パンチ７の下降スピードを下パンチ５の
上昇スピードの２倍に設定する。

【００２７】圧縮成形後は、図１（ｃ）のように圧縮成
形品１５の高さ寸法の例えば５％以内の僅かな距離だけ
上下の各パンチ７，５をそれぞれ等しく後退させ、この
状態で図１（ｄ）のように水平ロッド１３を引き抜く。
これにより、水平ロッド１３を引き抜く際に水平ロッド
１３に加わる力が軽減され、水平駆動装置１５の大型化
や金型の寿命低下が防止される。

【００２８】水平ロッド１３を引き抜いた後は、図１
（ｅ）のように上下の各パンチ７，５で圧縮成形品１５
を挟持したまま、下パンチ５の上端面がダイス３の上面
と一致する位置まで上下の各パンチ７，５を上昇させる
ことで、図１（ｆ）のように圧縮成形品１５は型空間１
１内から外部に抜き出される。抜き出された圧縮成形品
１５は、フィーダによって金型上から次の焼結工程へ排
出される。その後、下パンチ５を下降させて図１（ａ）
のようにダイス３との間に型空間１１を形成させるとと
もに、この型空間１１に水平ロッド１３を挿入し、次の
成形サイクルに備える。

【００２９】このようにして得られる圧縮成形品１５に
ついて、前述した図７及び図８と同様に、横孔１５ａの
水平方向の直径Ｘと上下方向の直径Ｙ及び、Ｘ，Ｙ両者
間の寸法差Ｚなどの各種データを示したものが図４であ
り、焼結後の各種データを示したものが図５である。図
４の圧縮成形後の寸法では、水平方向の直径Ｘに比べて
上下方向の直径Ｙが０．０３〜０．０５ｍｍ大きく、平
均では０．０３９ｍｍ大きくなっており、水平ロッド１
３の粉末成形部１３ａの上下方向に長い楕円形状がほぼ
そのまま現れている。

【００３０】ところが、図５の焼結後のデータでは、焼
結前に対して直径Ｘについては最大で０．０３ｍｍ伸び
（例えばＮＯ３，ＮＯ１０）、平均値で０．０１７ｍｍ
伸び、一方直径Ｙについては最大で０．０４ｍｍ縮み
（例えばＮＯ２）、平均値で０．０１５ｍｍ縮まってお
り、楕円形状を真円に修正するように変形していること
がわかる。この結果、楕円量Ｚは最大で０．０３ｍｍ、
平均値では０．０１１ｍｍとなり、図８に示した従来の
焼結後のデータでの楕円量Ｚの平均値０．０３５ｍｍと
比べると、最終的に得られる横孔１５ａの形状は、従来
に比べて大幅に改善されて真円により近いものとなる。

【００３１】これにより、圧縮成形品１５の焼結後の横
孔１５ａに対するリーマなどによる後加工が不要とな
る。ダイス３に対する貫通孔３ｂ及び埋没穴３ｃの楕円
加工は、通常の丸加工に比べコスト高となるが、横孔１
５ａの後加工が不要となることで全体としてコストダウ
ンが可能である。

【００３２】なお、上記実施例では、横孔を成形するた
めの水平ロッド１３の粉末成形部１３ａの形状を上下方
向に長い楕円としてあるが、楕円に限らず長円形状とし
てもよい。もちろん、この場合にはダイス３に対する貫
通孔３ｂ及び埋没穴３ｃも同様の長円形状とする。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、粉末成形品に横孔を成形するために型空間内に挿
入する成形部材を、上下方向に所定量長い楕円または長
円形状としたため、圧縮成形品を焼結した後において水
平方向に伸び上下方向に縮むよう変形する横孔は、圧縮
成形後で焼結前の上下方向に長い楕円形状が、焼結後に
おいてより真円に近いものとなる。この結果、横孔をリ
ーマなどにより後加工する必要がなく、成形部材を挿入
する金型本体側を丸加工に比べてコスト高となる楕円ま
たは長円加工する必要があるものの、後加工を省略する
ことにより全体としてコストダウンを図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す粉末成形品の横孔成
形装置の作業工程図である。

【図２】図１の横孔成形装置に用いる水平ロッドの詳細
図である。

【図３】図２の水平ロッドの粉末成形部の拡大図であ
る。

【図４】図１の横孔成形装置により得られた粉末成形品
の圧縮成形後における各種データを示す説明図である。

【図５】図１の横孔成形装置により得られた粉末成形品
の焼結後における各種データを示す説明図である。

【図６】実験により得られた粉末成形品の斜視図であ
る。

【図７】従来例の横孔成形装置により得られた粉末成形
品の圧縮成形後における各種データを示す説明図であ
る。

【図８】従来例の横孔成形装置により得られた粉末成形
品の焼結後における各種データを示す説明図である。

【符号の説明】

３ ダイス（下金型） ５ 下パンチ（下金型） ７ 上パンチ（上金型） ９ 材料粉末 １１ 型空間 １３ 水平ロッド（成形部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料粉末が充填される型空間を形成し、
   この型空間内の材料粉末を上下から加圧圧縮する上金型
   及び下金型を有する金型本体と、この金型本体に対し少
   なくとも一方の側部を貫通して前記型空間へ側方から出
   没可能で粉末成形品に円形の横孔を成形するための成形
   部材とを有し、この成形部材を上下方向に所定量長い楕
   円または長円形状としたことを特徴とする粉末成形品の
   横孔成形装置。
2. 【請求項２】 材料粉末が上部から充填される型空間を
   形成し、この型空間内の材料粉末を上下から加圧圧縮す
   る上金型及び下金型を有する金型本体に対し、粉末成形
   品に円形の横孔を成形するための上下方向に所定量長い
   楕円または長円形状の成形部材を、少なくとも一方の側
   部を貫通して前記型空間へ側方から挿入させ、前記型空
   間内に材料粉末を充填した後、材料粉末を上下から圧縮
   して加圧させ、加圧終了後に成形部材を引き抜くことを
   特徴とする粉末成形品の横孔成形方法。
3. 【請求項３】 要求される横孔の直径をｄ，成形部材の
   上下方向の直径をｄ₁ ，水平方向の直径をｄ₂ とした場
   合、（ｄ₁ −ｄ₂ ）／ｄ≦０．０１となる楕円または長
   円形状としたことを特徴とする請求項１または２記載の
   粉末成形品の横孔成形装置またはその成形方法。