JPH091400A - アンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一の成形装置により金型を交換することな
く、アンダーカット部を備えた粉末成形体のアンダーカ
ット部の上側および下側の密度および寸法を任意に設定
することができる粉末成形体の成形方法を提供する。 【構成】 カムダイス３を突出させた状態のダイ孔１
ａ，２ａ内に材料粉末Ｐを供給したのち、下パンチ５を
上昇させ、次いで上ダイ１上の過剰な材料粉末Ｐを除去
した状態で、下パンチ５をいったん下降させると共に、
再度下パンチ５を上昇させることによってカムダイス３
の上下に充填される材料粉末Ｐの量を調整したのち、上
下パンチ４，５により材料粉末Ｐを加圧成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、粉末冶金にお
ける圧粉体の成形や、熱硬化性樹脂の圧縮成形に利用さ
れる粉末成形体の成形方法に係わり、とくに加圧方向に
対して垂直に位置するアンダーカット部を備えた粉末成
形体の成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のようなアンダーカット部を
備えた粉末成形体を材料粉末から直接成形するには、例
えば特開平６−３９５９６号公報に記載された方法が適
用されている。

【０００３】すなわち、図５（ａ）ないし（ｄ）は、上
記公報に記載された方法による成形手順の概略を示すも
のであって、この方法に用いる金型成形装置は、ダイ孔
１ａおよび２ａをそれぞれ備え、上下に分割された上ダ
イ１および下ダイ２と、これら上下のダイ１および２の
間に配設され、ダイ孔１ａおよび２ａ内に出没可能なカ
ムダイス３，３と、上ダイ１および下ダイ２のダイ孔１
ａおよび２ａ内にそれぞれ挿入される上パンチ４および
下パンチ５から構成されている。

【０００４】このような構造の成形装置を用いて、アン
ダーカット部を有する粉末成形体を成形するには、ま
ず、上ダイ１と下ダイ２の間から材料粉末が漏れたり、
間に詰まったりすることがないように、図５（ａ）に示
すように、カムダイス３，３を前進させた状態で、フィ
ーダー６を上ダイ１の上に移動させてダイ孔１ａおよび
２ａ、すなわち成形空間内に材料粉末Ｐを供給する。
このとき、成形空間内に突出したカムダイス３，３が障
害となって、カムダイス３，３の下側となるダイ孔２ａ
には材料粉末Ｐが充填されにくいので、材料粉末Ｐを供
給したのち、図５（ｂ）に示すように、フィーダー６を
上ダイ１の上に待機させたままの状態で、ダイ１，２に
対して下パンチ５を相対的に上昇させる、いわゆるオー
バーフィル動作を行い、カムダイス３の下側となるダイ
孔２ａ内にも材料粉末Ｐが完全に充填されるようにす
る。

【０００５】そして、フィーダー６を後退させて上ダイ
１の上に残存する過剰の材料粉末Ｐを除去したのち、図
５（ｃ）に示すように、上ダイ４を上ダイ１のダイ孔１
ａ内に挿嵌して材料粉末Ｐを加圧することにより、図５
（ｄ）に示すような粉末成形体Ｃが得られる。 最後
に、カムダイス３，３を後退させることによって当該粉
末成形体Ｃをダイ１，２から取り出すようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の成形方法においては、オーバーフィル後のカム
ダイス３と下パンチ５との距離、すなわち図５（ｂ）に
示す距離Ｈb を変化させることによってカムダイス３の
下側の粉末充填量を調整することができるが、カムダイ
ス３の上側の粉末充填量については、上ダイ１の寸法Ｌ
d によって決定されるため、カムダイス３の上側、すな
わち粉末成形体Ｃのアンダーカット部より上の部分の寸
法や密度を自由に調整することができず、寸法や密度の
異なる成形体を得るには、成形体の二次加工あるいは金
型の再製作が必要となるという問題点がある。 とく
に、粉末成形体Ｃのアンダーカット部より上の部分の寸
法が小さい場合には、上ダイ１の寸法Ｌd が小さくな
り、金型製作に際して反りや歪みが発生しやすくなるこ
とから製造コストが増すばかりでなく、加圧成形時およ
び成形体の抜き出し時にかかる応力によって、上ダイ１
が変形したり、破損したりする可能性が高くなるという
問題がある。

【０００７】なお、図６（ａ）に示すように材料粉末Ｐ
を充填して上ダイ４を上ダイ１に挿嵌したのち、図６
（ｂ）に示すように、上パンチ４および下パンチ５を等
量下降させることにより材料粉末Ｐを圧縮することなく
移動させてから、図６（ｃ）に示すように加圧するとい
う方法が考えられなくもないが、この場合には、カムダ
イス３が材料粉末Ｐの移動の妨げとなり、成形体Ｃの密
度がアンダーカット部の上部と下部とで密度が相違する
という問題点があり、これらの問題点を解決することが
従来のアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法
における課題となっていた。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、従来のアンダーカット部を有
する粉末成形体の成形方法における上記課題に着目して
なされたものであって、カムダイスの上下位置における
材料粉末の充填量をそれぞれ自由に調整することがで
き、金型を交換することなく同一の成形装置により、ア
ンダーカット部を備えた粉末成形体のアンダーカット部
の上側および下側の寸法および密度を任意に設定するこ
とができる粉末成形体の成形方法を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるアンダー
カット部を有する粉末成形体の成形方法は、材料粉末が
充填されるダイ孔を有する上ダイと下ダイの間に、アン
ダーカット部の形状に対応するカムダイスを前記ダイ孔
内に出没可能に備えると共に、上ダイおよび下ダイのダ
イ孔内にそれぞれ挿入される上パンチおよび下パンチを
備えた粉末成形装置を用いてアンダーカット部を有する
粉末成形体を成形するに際し、カムダイスを突出させた
状態のダイ孔内に材料粉末を供給すると共に、下パンチ
をカムダイスに対してあらかじめ定められた第１の距離
まで相対上昇させた状態で上ダイ上に残存する過剰の材
料粉末を除去したのち、下パンチをいったん相対下降さ
せたうえで、再度カムダイスに対してあらかじめ定めら
れた第２の距離まで相対上昇させ、次いで上パンチおよ
び下パンチによりダイ孔内の材料粉末を加圧して成形す
る構成としたことを特徴としており、このようなアンダ
ーカット部を有する粉末成形体の成形方法の構成を前述
した従来の課題を解決するための手段としている。 ま
た、本発明に係わるアンダーカット部を有する粉末成形
体の成形方法の実施態様として請求項２に係わる成形方
法においては、下ダイのダイ孔内に挿入される中空状の
スリーブパンチと、該スリーブパンチの中空部に摺動自
在に嵌挿されるコアパンチからなる下パンチを備えた粉
末成形装置を用い、当該下パンチをカムダイスに対して
相対下降させるに際して、前記スリーブパンチとコアパ
ンチとを独立的に下降させるようにすることができる。

【００１０】

【発明の作用】本発明に係わるアンダーカット部を有す
る粉末成形体の成形方法においては、カムダイスを突出
させた状態のダイ孔内への材料粉末供給ののち、ダイに
対して下パンチを相対的に上昇させるオーバーフィル操
作を行い、次いで上ダイ上の過剰な材料粉末を除去した
状態で、ダイに対して下パンチを相対的に下降させるア
ンダーフィル操作ののち、再度オーバーフィル操作を行
うようにしている。 すなわち、当該成形方法において
は、最初のオーバーフィル操作によって、ダイ孔内に棚
上に突出したカムダイス直下に形成される材料粉末の未
充填部分にも材料粉末が満たされ、上ダイ上の過剰な材
料粉末を除去することによって成形に用いられる材料粉
末の全量が決定されることになる。 そして、最終の製
品形状によって決定される量のアンダーフィル操作によ
ってカムダイス上側の材料粉末がカムダイス下側に円滑
に移行し、次のオーバーフィル操作によって、アンダー
フィル操作によりカムダイス直下に形成される材料粉末
の空洞部分に適量の粉末が充填されることから、カムダ
イス上下における材料粉末の充填量の調整が自由なもの
となり、粉末成形体のアンダーカット部の上側および下
側の寸法および密度の設定が任意なものとなる。

【００１１】本発明に係わるアンダーカット部を有する
粉末成形体の成形方法の実施態様として請求項２に係わ
る成形方法においては、スリーブパンチとコアパンチか
らなる下パンチを使用し、アンダーフィルに際して、ス
リーブパンチとコアパンチとを独立的に下降させるよう
にしているので、アンダーフィル操作による材料粉末の
カムダイス下側への移動量および成形時の加圧力の微調
整が容易となり、粉末成形体のアンダーカット部下側の
密度調整がより自由なものとなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明
する。

【００１３】実施例１ 図１および図２は、本発明に係わるアンダーカット部を
有する粉末成形体の成形方法の一実施例を示す工程図で
あって、当該成形方法に用いる金型成形装置は、図５お
よび図６に示したものと基本的に変わるところはなく、
上下に分割された円筒状の上ダイ１および下ダイ２と、
上下ダイ１，２の間に水平方向に移動可能に配設され、
上下ダイ１，２のダイ孔１ａ，２ａ内に出没するカムダ
イス３，３と、上ダイ１のダイ孔１ａ内に挿入される上
パンチ４および下ダイ２のダイ孔２ａ内に挿入される下
パンチ５から主に構成され、図示しないダイホルダに保
持された上下ダイ１，２に対して、それぞれ図示しない
駆動シリンダによってカムダイス３，３および上下パン
チ４，５が水平および鉛直方向に作動するようになって
いる。

【００１４】本発明に係わる粉末成形体の成形方法にお
いては、まず、図１（ａ）に示すように、材料粉末Ｐが
上ダイ１と下ダイ２の間の隙間から漏れたり、隙間に詰
まったりしないように、カムダイス３，３を前進させて
ダイ孔１ａ，２ａ内に突出差せた状態において材料粉末
Ｐの供給用フィーダ６を上ダイ１の上面まで移動させ、
ダイ孔１ａ，２ａによって形成される成形空間内に材料
粉末Ｐを供給する。

【００１５】次に、図１（ｂ）に示すように、フィーダ
６を上ダイ１の上に待機させたままの状態で下ダイ５を
あらかじめ定められた第１の距離ａまで上昇させ、カム
ダイス３，３の直下部分にも材料粉末Ｐを均一に充填さ
せる（オーバーフィル操作）。

【００１６】そして、図１（ｃ）に示すように、フィー
ダ６を移動させ、上ダイ１の上に残存していた過剰の材
料粉末Ｐを回収する。 以上の操作により加圧成形され
る材料粉末Ｐの量が決定される。

【００１７】すなわち、カムダイス３と下パンチ５との
距離をａ、上ダイ１の寸法をＬd 、カムダイス３の上側
および下側の材料粉末Ｐの量が所望の充填量となるカム
ダイス３と上パンチ４および下パンチ５との距離をＨu
およびＨb とすると（図２（ｂ）参照）、 Ｌd ＋ａ＝Ｈu ＋Ｈb という関係式が成立する。 つまり、第１の距離ａは、
上記関係式に基づいて、所望するカムダイス３の上側お
よび下側の充填量に相当する距離Ｈu およびＨbの和か
らＬd （金型成形装置について一定値）を減ずることに
よりあらかじめ求められる。

【００１８】次いで、第１図（ｄ）に示すように、下パ
ンチ５を下降させるアンダーフィル操作によりカムダイ
ス３と下パンチ５の距離をｂとし、これによってカムダ
イス３の上側に充填された材料粉末Ｐの一部をカムダイ
ス３の下側に移行させる。このとき、カムダイス３と下
パンチ５との距離ｂは、カムダイス３の下側における所
望の充填量に相当する距離Ｈb （あらかじめ定められた
第２の距離）よりも大きな値が選択され、材料粉末Ｐは
抵抗なくカムダイス３の下側に移動する。また、このと
き、このｂの値が大きい程カムダイス３の下側に流れる
材料粉末Ｐの量が多くなり、したがって加圧成形後のカ
ムダイス下側、つまり粉末成形体Ｃのアンダーカット部
Ｕの下側部分（図２（ｄ）参照）の密度が高くなる。

【００１９】従って、このｂの値は、最終成品形状（特
にＬb ）を考慮して、Ｈb との関係において、カムダイ
ス３の下側に適量の材料粉末Ｐが流入するような値をあ
らかじめ定めておく必要がある。

【００２０】そして、図２（ａ）に示すように上ダイ１
のダイ孔１ａ内に上パンチ４を挿入し、上パンチ４とカ
ムダイス３との距離が所望の上側充填量に相当する距離
Ｈuとなるまで上パンチ４を下降させる。 このとき、
供給された材料粉末Ｐのレベルは、図１（ｄ）に示した
アンダーフィル操作によって上ダイ１の上面から低下し
ており、上パンチ４が材料粉末Ｐが低下した状態のダイ
孔１ａ内に挿入されることになるので、上パンチ４の挿
入に際して材料粉末Ｐの飛散を避けることができ、材料
歩留が向上し、材料コストの低減が可能になるという二
次的効果が得られる。

【００２１】続いて、図２（ｂ）に示すように、上パン
チ４を移動させることなく、下パンチ５を上昇させ、カ
ムダイス３との距離が所望の下側充填量に相当する距離
Ｈb、すなわちあらかじめ定められた第２の距離となる
までオーバーフィル操作を行う。 これによって、図１
（ｄ）に示したアンダーフィル操作に基づく材料粉末Ｐ
のカムダイス下側への移行に伴って、カムダイス３，３
の直下部分に形成されていた材料粉末Ｐの未充填部分に
も材料粉末Ｐが均一に充填される。

【００２２】そして、この状態から、図２（ｃ）に示す
ように、上下パンチ４および５を作動させ、成形空間内
の材料粉末Ｐを加圧することにより所定の密度に圧縮成
形し、成形された材料粉末Ｐをカムダイス３，３を後退
させた状態で抜き出すことにより、図２（ｄ）に示すよ
うなアンダーカット部Ｕを備えた粉末成形体Ｃを得るこ
とができる。

【００２３】このように成形された粉末成形体Ｃは、前
述のように、カムダイス３の上側および下側の材料粉末
充填量がそれぞれ所望量となるように上下パンチ４およ
び５との距離Ｈu およびＨb が調整されているので、同
一の金型成形装置を使用するにもかかわらず、アンダー
カット部Ｕの上側および下側の密度と共に、上部および
下部寸法Ｌu およびＬb を任意に設定することができ
る。

【００２４】実施例２ 図３および図４は、本発明に係わるアンダーカット部を
有する粉末成形体の成形方法の他の実施例を示す工程図
であって、当該実施例においては、同心状に配設された
スリーブパンチ５ａとコアパンチ５ｂからなる下パンチ
５を備えた金型成形装置を使用することにより、カムダ
イス３の下側、すなわち粉末成形体Ｃのアンダーカット
部Ｕより下の部分の密度の微調整を行うようにしてい
る。

【００２５】すなわち、当該実施例に用いる成形装置
は、前記実施例１に用いた装置と基本的に同様の構造を
有し、上ダイ１，下ダイ２，３，上パンチ４および下パ
ンチ５を備えており、下パンチ５は、中空円筒状をな
し、下ダイ２のダイ孔２ａ内に挿入されるスリーブパン
チ５ａと、該スリーブパンチ５ａの中空部内に摺動自在
に嵌挿されるコアパンチ５ｂとから構成されている。

【００２６】粉末成形体Ｃの成形に際して、図３（ａ）
に示す粉末供給、図３（ｂ）に示すオーバーフィル、図
３（ｃ）に示す過剰粉末の回収までは、下パンチ５のス
リーブパンチ５ａとコアパンチ５ｂとは一体的に作動
し、前記実施例１と同様の操作が行われる。

【００２７】そして、図３（ｄ）に示すアンダーフィル
操作において、下パンチ５のスリーブパンチ５ａとコア
パンチ５ｂとを独立的に作動させる。 このとき、カム
ダイス３とコアパンチ５ｂとの距離ｂ₂ に対してカムダ
イス３とスリーブパンチ５ｂとの距離ｂ₂ を大きく採る
程、カムダイス３の下側、つまり粉末成形体Ｃのアンダ
ーカット部Ｕより下の部分の密度を高くすることがで
き、成形体Ｃの密度の微調整が可能になる。

【００２８】次に、図４（ａ）に示すように上ダイ１の
ダイ孔１ａ内に上パンチ４を挿入して、上パンチ４とカ
ムダイス３との距離が所望の上側充填量に相当する距離
Ｈuとなるまで上パンチ４を下降させる。

【００２９】そして、図４（ｂ）に示すように、上パン
チ４を移動させることなく、下パンチ５のスリーブパン
チ５ａおよびコアパンチ５ｂを上昇させ、カムダイス３
とスリーブパンチ５ａおよびコアパンチ５ｂとの距離が
いずれも所望の下側充填量に相当する距離Ｈb となるま
でオーバーフィル操作を行い、次いで図４（ｃ）に示す
ように、上パンチ４と共に、スリーブパンチ５ａとコア
パンチ５ｂとを一体作動させることによって、成形空間
内の材料粉末Ｐを加圧することによって、粉末成形体Ｃ
を得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるア
ンダーカット部を有する粉末成形体の成形方法は、上記
構成、すなわちカムダイスを突出させた状態のダイ孔内
に材料粉末を供給したのち、ダイスに対して下パンチを
相対上昇させ、次いで上ダイ上の過剰な材料粉末を除去
した状態で、下パンチをいったん相対下降させたうえ
で、再度下パンチを相対上昇させる構成としたものであ
るから、上ダイの寸法に関係なくカムダイスの上側に充
填される材料粉末の量をも自由に調整することができ、
これによってアンダーカット上部の厚さ寸法が極端に小
さい場合でも、強度上必要なサイズの上ダイを用いるこ
とができ、目的とする粉末成形体のサイズごとにダイス
を準備したり、成形後に二次加工を施したりすることな
く、ひとつの成形装置から所望する密度およびサイズを
備えたアンダーカット部付き粉末成形体を任意に成形す
ることができるという極めて優れた効果がもたらされ
る。 また、アンダーフィル操作によって、上パンチ挿
入時の材料粉末の飛散が解消され、材料粉末の歩留が向
上し、材料コストの低減にも大きく寄与するという効果
をも得ることができる。

【００３１】さらに、本発明に係わるアンダーカット部
を有する粉末成形体の成形方法の実施態様として請求項
２に係わる成形方法においては、スリーブパンチとコア
パンチからなる下パンチを使用し、アンダーフィルに際
して、スリーブパンチとコアパンチとを独立的に下降さ
せるようにしているので、アンダーフィル操作による材
料粉末のカムダイス下側への移動量および成形時の加圧
力の微調整が可能になり、粉末成形体のアンダーカット
部下側の密度調整をより自由に行うことができるという
非常に優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）ないし（ｄ）は本発明に係わるアンダー
カット部を有する粉末成形体の成形方法の一実施例にお
ける材料粉末供給からアンダーフィル操作までの過程を
説明する工程図である。

【図２】（ａ）ないし（ｄ）は図１に示した粉末成形体
の成形方法の後工程であって上パンチ下降から粉末成形
体の成形に至る過程を説明する工程図である。

【図３】（ａ）ないし（ｄ）は本発明に係わるアンダー
カット部を有する粉末成形体の成形方法の他の実施例に
おける材料粉末供給からアンダーフィル操作までの過程
を説明する工程図である。

【図４】（ａ）ないし（ｅ）は図３に示した粉末成形体
の成形方法の後工程であって上パンチ下降から加圧終了
までの過程を説明する工程図である。

【図５】（ａ）ないし（ｄ）はアンダーカット部を有す
る粉末成形体の成形方法の従来例を示す工程図である。

【図６】（ａ）ないし（ｃ）はアンダーカット部を有す
る粉末成形体の成形方法の他の従来例を示す工程図であ
る。

【符号の説明】

１ 上ダイ １ａ ダイ孔 ２ 下ダイ ２ａ ダイ孔 ３ カムダイス ４ 上パンチ ５ 下パンチ ５ａ スリーブパンチ ５ｂ コアパンチ Ｐ 材料粉末 ａ あらかじめ定められた第１の距離 Ｈb あらかじめ定められた第２の距離 Ｃ 粉末成形体 Ｕ アンダ−カット部

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１１月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】（ａ）ないし（ｃ）は図３に示した粉末成形体
の成形方法の後工程であって上パンチ下降から加圧終了
までの過程を説明する工程図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料粉末が充填されるダイ孔を有する上
   ダイと下ダイの間に、アンダーカット部の形状に対応す
   るカムダイスを前記ダイ孔内に出没可能に備えると共
   に、上ダイおよび下ダイのダイ孔内にそれぞれ挿入され
   る上パンチおよび下パンチを備えた粉末成形装置を用い
   てアンダーカット部を有する粉末成形体を成形するに際
   し、 カムダイスを突出させた状態のダイ孔内に材料粉末を供
   給すると共に、下パンチをカムダイスに対してあらかじ
   め定められた第１の距離まで相対上昇させた状態で上ダ
   イ上に残存する過剰の材料粉末を除去したのち、下パン
   チをいったん相対下降させたうえで、再度カムダイスに
   対してあらかじめ定められた第２の距離まで相対上昇さ
   せ、次いで上パンチおよび下パンチによりダイ孔内の材
   料粉末を加圧して成形することを特徴とするアンダーカ
   ット部を有する粉末成形体の成形方法。
2. 【請求項２】 下ダイのダイ孔内に挿入される中空状の
   スリーブパンチと、該スリーブパンチの中空部に摺動自
   在に嵌挿されるコアパンチからなる下パンチを備えた粉
   末成形装置を用い、当該下パンチをカムダイスに対して
   相対下降させるに際して、前記スリーブパンチとコアパ
   ンチとを独立的に下降させることを特徴とする請求項１
   記載のアンダーカット部を有する粉末成形体の成形方
   法。