JPS60244499A - プレス用金型対の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ０発明の目的 （υ　産業上の利用分野 本発明は、上型と下型とを備えたプレス用金型対の製造
方法に関する。

（２）　従来の技術 従来、この種金型対を製造する場合は、鋳鉄等より鋳造
された上型および下型に倣い研削加工を施してワーク成
形部を形成し、その後上型および下型をプレス機本体に
組込んｔ型合わせ研削加工を行っている。この型合わせ
研削加工は、プレス加工時における少なくとも一方の型
の撓み量を見込んで正確に行わなければならない。

（３）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上型および下型を倣い研削加工するには
多くの時間と工数を必要とする。またプレス加工時にお
ける型の撓み状態は複雑で、これを見込んで行う型合わ
せ研削加工には熟練のみならず手作業であるため多大の
労力を要し、したがって金型対の製造費が非常に高くな
っている。

本発明は上記に鑑み、倣い研削加工等の研削加工時間お
よび工数を略半減し、また型合わせ研削加工を不要にし
て上下型の合わせ精度の良好な金型対を安価に得ること
のできる前記製造方法を提供することを目的とする。

Ｂ１発明の構成 （１）　問題点を解決するための手段 本発明は、前記上型および下型の一方の型のワーク成形
部を襲定の形状に形成する工程と、他方の型の型素材に
可塑性物を貼着する工程と、前記一方の型のワーク成形
部により前記可塑性物を、ワークと同じ厚さを有する可
撓性シート状物を介しプレス加工時の撓み量を見込むた
めにプレス加工圧力を以て押圧して前記型素材にワーク
成形部を成形する工程と、前記可塑性物を硬化させる工
程とを用いることを特徴とする。

（２）作　用 上型および下型の一方の型のワーク成形部を倣い研削加
工等により所定の形状に形成すればよいので、研削加工
時間および工数を略半減することができる。

また可塑性物を一方の型のワーク成形部によりプレス加
工圧力を以て押圧することにより他方の型のワーク成形
部を成形するので、プレス加工時における他方の型の撓
み量を見込んだワーク成形部を得ることが可能で、手作
業による型合わせ研削加工を不要にすることができる。

（３）実施例 第１図は本発明により得られた金型対１を用いたプレス
機を示し、その金型対１は昇降可能な上部ホルダＨ１に
取付けられた上型２と、下部ホルダＨ２に取付けられた
下型３とよりなり、上型２には凹状ワーク成形部２ａが
、また下型３には凹状ワーク成形部２ａに嵌入する凸状
ワーク成形部−３ａがそれぞれ形成される。上型２の下
方にはそれと協働してワークＷを挟持するワーク押え部
材５が昇降可能に配設される。

上型２のワーク成形部２ａは可塑性物より得られた硬化
体Ｓより構成され、また下型３のワーク成形部３ａは倣
い研削加工等により形成される。

本発明において用いられる可塑性物とは、焼結性金属粉
末と合成樹脂バインダとを混練して得られる粘土状物、
および硬化性合成樹脂、骨材等を混練して得られる粘土
状物を言う。その硬化性合成樹脂としては、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂等が該当し、骨材と
しては、粉末状または粒状をなす合成樹脂、金属、セラ
ミック、ガラス等が該当する。したがって、前者を用い
た場合には硬化体、Ｓとして金属焼結体が得られ、また
後者を用いた場合は硬化体Ｓとして骨材入り合成樹脂体
が得られる。

まず、可塑性物として、焼結性金属粉末と合成樹脂バイ
ンダとを混練して得られる粘土状物を用いた上型２の製
造方法について第２、第３図を参照しながら説明する。

ｉ、可塑性物の製造 Ｎｉ自溶性合金粉　８０部と、Ｍｏ粉砕粉　２０部とを
■−ブレンダにより十分に混合して混合粉を得る。

四フッ化エチレン樹脂エマルジョンとアクリル樹脂エマ
ルジョンを１：１に混合して合成樹脂バインダを得る。

上記混合粉　１００部に対し合成樹脂バインダ３部を添
加して卓上ニーダにより十分に混練し、この混練物を１
００〜１５０℃に加熱して合成樹脂バインダ中の水分を
蒸発させる。得られた混練物の性状は、合成樹脂７Ｎｌ
インダにより粘結されて無数の団塊状を呈する。

上記混線物を８０〜１００℃に加熱してロール機に複数
回通しシート状可塑性物を得る。この場合ロール機のロ
ールを混練物と同程度に加熱するとシート成形作業が容
易に行われる。得られたシート状可塑性物は常温におい
て適度な可撓性と引　′裂き強度を有する。

ｉｉ　、上型の製造 第２図（ａ）に示すように、型素材２ｏは鋳鋼（Ｊｌ、
Ｓ　５Ｃ４６材）より構成され、鋳放しのまま使用され
る。型素材２ｏの黒皮を持つ凹部６の底壁部分は略水平
に成形されている。その凹部６およびフランジ部４外面
には清掃後アクリル樹脂接着剤を塗布する。

第２図（ｂ）に示すように、凹部６およびフランジ部４
にシート状可塑性物Ｐを貼着する。この場合所定厚さを
得るためにはシート状可塑性物Ｐを積層する。また型素
材２０を８０〜１００℃に加熱しておくと、前記シート
状可塑性物Ｐの貼着作業が容易に行われる。

下型３を前記鋳鋼より構成し、その下型３に倣い研削加
工等を施して凸状ワーク成形部３ａを形成する。この場
合ワーク成形部３ａの頂壁部分は略水平である。

第２図（Ｃ）に示すように、下型３を下型ホルダＨ２に
組付け、また可塑性物Ｐを貼着された型素材２０を同様
に上部ホルダ旧に組付ける。そして型素材２０を下降さ
せると共に可塑性物Ｐと下型３およびワーク押え部材５
間にワークＷと同一厚さを有する可塑性シート状物７を
挟み、型素材２ｏに荷重をかけて可塑性物Ｐを下型３の
凸状ワーク成形部３ａおよびワーク押え部材５に押圧す
る。

この場合型素材２０にかける荷重を、プレス加工圧力と
同一にするもので、この圧力を受けて型素材２０におけ
る凹部６の底壁部分は上方へ向けて撓んでなだらかな山
形となり、一方下型３におけるワーク成形部３ａの頂壁
部分はほとんど撓まず略水平のままである。これにより
可塑性物Ｐが型素材２０と下型３およびワーク押え部材
５間で中央部分が最も厚くなるように成形される。

型素材２０を上昇させると、その凹部６の底壁部は復元
して略水平となるので、その底壁部分における可塑性物
Ｐはその中央部会が最も高い山形状となる。

第２図（ｄ）に示すように、型素材２０に囲い８を取付
けて可塑性物Ｐの周りを囲み、可塑性物Ｐの表面をセラ
ミック粉末で覆い、その上に直径０．７５ｔｍの鋼球９
を載せてバックアップを行う。

このバックアップは鋼球９の重さにより後述するＮｉ自
溶性合金−ＭＯ粉末の焼結時焼結体の寸法変化、即ち膨
張を抑制するものである。

次いで、上記型素材２０を真空焼結炉１０に設置して第
３図に示す加熱−冷却条件で有機物質の分解と金属粉末
の焼結を行う。キャリヤガスは窒素ガスまたは還元性の
強い水素ガスが用いられる。

（Ａ）第１加熱ゾーン（第３図Ａ） この加熱ゾーンＡは常温から６５０℃までであり、昇温
速度は１０〜ｂ 熱ゾーンＡでは先ず水分が蒸発し、次いで合成樹脂バイ
ンダ中の四フッ化エチレン樹脂およびアクリル樹脂が分
解してガス化する。これら合成樹脂は３００〜４００℃
でガス化するが、熱伝導を考慮して６００〜６５０℃に
９０分間均熱保持して殆どの有機物質を除去し、Ｎｉ自
溶性合金−Ｍ。

粉末体を残置する。この有機物質のガス化を真空焼結炉
１０内の真空度の変化により説明すると、常温ではＩ　
ＴＯｒｒであるが、６５０℃で９０分間均熱保持したと
きは最高２　Ｔｏｒｒに真空度が低下する。これは主と
して有機物質の分解ガスの生成による。そして９０分を
経過した後は真空度は再びＩ　ＴＯｒｒに上昇するもの
で、とれば真空焼結炉１０内より分解ガスが除去された
ことを意味する。

（Ｂ）第２加熱ゾーン（第３図Ｂ） この加熱ゾーンＢは９００〜１０００℃の範囲であり、
Ｎｉ自溶性合金−Ｍｏ粉末体をＮｉ自溶性合金の固相線
（１０１０〜１０２０℃）以下の温度、例えば９５０℃
に３０分間均熱保持して固相焼結処理を施し、これを仮
焼結する。′第１加熱ゾーンＡからの昇温速度は１０〜
２０°Ｃ／分である。

真空焼結炉１０内のＮｉ自溶性合金−Ｍｏ粉末体は、そ
の表面から加熱されて昇温するので、粉末体全体が均一
温度に達するまでは所定の加熱時間が必要である。若し
焼結温度である１０００〜１２００℃にいきなり加熱す
るとＮｉ自溶性合金−Ｍｏ粉末体の表面部分と型素材２
０に接する部分との間に温度差ができて、気孔率のばら
つきが多くなり均一な焼結体が得られないだけでなく、
焼結後クランク等の欠陥を生じ易くなる。

第２加熱ゾーンＢでは未分解の有機物質が完全にガス化
して除去される。このガス化等により真空焼結炉１０内
の真空度は一時的に４　Ｔｏｒｒに低下するが３０分経
過後にはＩ　Ｔｏｒｒに復帰する。

（Ｃ）第３加熱ゾーン（第３図Ｃ） この加熱ゾーンＣは、Ｎｉ自溶性合金の固相線（１０１
０〜１０２０℃）直下から液相線（１０７５〜１０８５
℃）を越える温度、即ち１０００〜１２００℃の範囲で
あり、Ｎｉ自溶性合金−ＭＯ仮焼結体を、例えば液相線
を越える温度である１１００〜１１８０℃、好ましくは
１１６０℃に１２０分間恒温保持してＮｉ自溶性合金の
溶融により液相焼結処理を施し焼結体、即ち硬化体Ｓを
形成する。この場合Ｎｉ自溶性合金の流動はＭ。

の存在により妨げられ、したがって形状維持性が良い。

第２加熱ゾーンＢからの昇温速度は１５〜ｂ第２加熱ゾ
ーンＢで既に高温加熱されているので、第３加熱ゾーン
Ｃまでの昇温時間は僅かである。

この第３加熱ゾーンＣの保持時間が不充分であると焼結
が完全に行われず、焼結体に欠陥を生ずる。

上記のように焼結温度を１１６０’Ｃに選定する理由は
、焼結温度が１２００℃程度となると、焼結体の寸法変
化が大きくなり、また炉温制御が容易でなく、その上炉
内温度がばらつくといった不具合があり、これらの不具
合を除去するための作業温度としては１１６０℃が適当
であるからである。

（Ｄ）冷却ゾーン（第３図Ｄ） この冷却ゾーンＤは、前記焼結温度がら略８００℃まで
の１次冷却ゾーンＤ１と、略８００℃から略４００℃ま
での２次冷却ゾーンＤ２と、略４００℃から常温までの
３次冷却ゾーンＤ３とに分けられる。

１次冷却ゾーンＤ１は、焼結体の高温下における安定域
であり、この冷却ゾーンＤ１ではできるだけ熱的な刺激
を避け、同時に冷却効率を考慮して最高２℃／分程度の
ゆっくりした速度で冷却する。この冷却ゾーンＤ、で急
冷が行われると焼結体にクランクが多発する。

２次冷却ゾーンＤ２では、型素材２ｏの線膨張とＡｒ、
変態における寸法変化を吸収するために最高３℃／分程
度のゆっくりした速度で冷却する。

この場合焼結体は多孔質であるため型素材２ｏの収縮に
追随する。この冷却ゾーンＤ２で急冷が行われると焼結
体にクランクが多発する。

３次冷却ゾーンＤ３では、水、油等の液冷以外のガス冷
却（空冷を含む）により焼結体および型素材２ｏの温度
を常温まで冷却する。

第２図（ｅ）に示すように上記加熱−冷却処理を経て、
ワーク成形部２ａをＮｉ自溶性合金−ＭＯよりなる焼結
体によって形成されたバンチ２が得られる。

上記焼結体は型素材２ｏとの溶着性が良好で、クランク
等の欠陥の発生がなく、また寸法変化も±θ〜＋２ｆｉ
以内と精度が良く、簡単な仕上げ加工を施すことより直
ちにプレス作業に使用することができる。

またプレス作業時に、上型２が第２図（Ｃ）のように撓
むと、上型２のワーク成形部２ａが略水平となって両ワ
ーク成形部２ａ、３ａ間に隙間を生じることがなく、ワ
ークＷの成形を正確に行うことができる。

可塑性物として、硬化性合成樹脂、骨材等を混練して得
られる粘土状物を用いる場合は、その可塑性物を、エポ
キシ樹脂　１部と粒状鉄粉　２５部とを十分に混練する
ことにより調製する。

そして第２図（ａ）〜（Ｃ）工程を経てワーク成形部を
成形し、その後可塑性物を１２０℃で２時間加熱して硬
化させ、硬化体を得るものである。

なお、下型３が撓み易い場合には、そのワーク成形部３
ａを硬化体より構成することも可能である。

Ｃ０発明の効果 本発明によれば、上型および下型の一方の型のワーク成
形部を倣い研削加工等により形成すればよいので、研削
加工時間および工数を半減することができ、また可塑性
物を、一方の型のワーク成形部によりプレス加工圧力を
以て押圧することにより他方の型のワーク成形部を成形
するので、ブレス加工時における他方の型の撓み量を見
込んだワーク成形部を得ることが可能で、手作業による
型合わせ研削加工を不要にすることができ、したがって
プレス加工時において上下型の合わせ精度の良好な金型
対を安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はプレス
機の断面図、第２図＋ａ）乃至＋ｄｌは製造工程説明図
、第３図は焼結工程における温度と時間の関係を示すグ
ラフである。 Ｐ・・・可塑性物、Ｓ・・・硬化体、 １・・・金型対、２・・・上型、２ａ・・・ワーク成形
部、２ｏ・・・型素材、３・・・下型、３ａ・・・ワー
ク成形部、７・・・可撓性シート状物 第２図 第１図 第３図 萌間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上型と下型とよりなり、該上型または下型のワーク成形
   部を可塑性物を硬化させた硬化体より構成するプレス用
   金型対の製造方法であって、前記上型および下型の一方
   の型のワーク成形部を所定の形状に形成する工程と、他
   方の型の型素材に可塑性物を貼着する工程と、前記一方
   の型のワーク成形部により前記可塑性物を、ワークと同
   じ厚さを有する可視性シート状物を介しプレス加工時の
   撓み量を見込むためにプレス加工圧力を以て押圧して前
   記型素材にワーク成形部を成形する工程と、前記可塑性
   物を硬化させる工程と、よりなるプレス用金型対の製造
   方法。