JP2024086129A - How to make a shell mold - Google Patents

Abstract

【課題】シェル型の全体を均一な厚さに形成する。【解決手段】マンドレルを作製するステップと、マンドレルの三次元形状を測定してマンドレル三次元測定データＤ３を作成するステップと、マンドレルに接した状態のシェル型２を溶射又は電鋳により作製するステップと、シェル型２の裏面をマンドレル三次元測定データＤ３により切削するステップとを含むシェル型の作製方法。さらに、作製したシェル型の裏面の所定位置にレーザー光を照射することによりシェル型を貫通した真空吸引孔を形成するステップを含む。【選択図】図８[Problem] To form a shell mold with a uniform thickness throughout. [Solution] A method for producing a shell mold, comprising the steps of producing a mandrel, measuring the three-dimensional shape of the mandrel to generate mandrel three-dimensional measurement data D3, producing a shell mold 2 in contact with the mandrel by thermal spraying or electroforming, and cutting the back surface of the shell mold 2 using the mandrel three-dimensional measurement data D3. The method further comprises the step of forming a vacuum suction hole penetrating the shell mold by irradiating a laser beam to a predetermined position on the back surface of the produced shell mold. [Selected Figure] Figure 8

Description

本発明は、成形用金型に用いられるシェル型の作製方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a shell mold used in a molding die.

樹脂シートを型面に真空吸引して成形品とする機能を有する成形用金型は、複数の真空吸引孔を有する比較的薄いシェル型と、シェル型をバックアップするとともに真空吸引孔と連通する通気路を有するバックアップ型とを含み構成されたものが多い。比較的薄いシェル型には、複数の真空吸引孔を形成しやすいからである。また、成形品の形状及び模様と同一の形状及び模様を備えたマンドレルに溶射又は電鋳を行うことにより、成形品の形状及び模様を転写したシェル型を容易に作製することができる利点もある。以下、溶射により作製したシェル型を「溶射シェル型」といい、電鋳により作製したシェル型を「電鋳シェル型」ということがある。溶射シェル型とバックアップ型とを含む成形用金型の例としては、次の特許文献１～３がある。また、電鋳シェル型とバックアップ型とを含む成形用金型の例としては、次の特許文献４，５がある。 Many molding dies that have the function of vacuum-suctioning a resin sheet onto the mold surface to produce a molded product are configured to include a relatively thin shell mold with multiple vacuum suction holes and a backup mold that backs up the shell mold and has an air passage that communicates with the vacuum suction holes. This is because it is easy to form multiple vacuum suction holes in a relatively thin shell mold. In addition, there is an advantage that a shell mold to which the shape and pattern of the molded product are transferred can be easily produced by performing thermal spraying or electroforming on a mandrel that has the same shape and pattern as the molded product. Hereinafter, a shell mold produced by thermal spraying may be referred to as a "sprayed shell mold," and a shell mold produced by electroforming may be referred to as an "electroformed shell mold." Examples of molding dies that include a sprayed shell mold and a backup mold include the following Patent Documents 1 to 3. Examples of molding dies that include an electroformed shell mold and a backup mold include the following Patent Documents 4 and 5.

特許文献１には、キャビティ面を形成する多孔質の金属溶射層と、該金属溶射層を保持する多孔質のバックアップ層とを備えた成形用金型が記載されている。バックアップ層は、アルミグリッド等の金属粒子を熱硬化性樹脂で結合させ、金属粒子間に孔が形成されてなるものである。成形用金型は表皮材を成形するための真空型である。 Patent Document 1 describes a molding die that includes a porous metal sprayed layer that forms the cavity surface and a porous backup layer that holds the metal sprayed layer. The backup layer is made of metal particles such as aluminum grids that are bonded with a thermosetting resin, with holes formed between the metal particles. The molding die is a vacuum mold for molding the skin material.

特許文献２には、エポキシ樹脂からなる母型に、ホワイトメタルや亜鉛系材料等の溶射材料をアーク溶射して溶射皮膜を形成し、溶射皮膜に対して母型にまで達する貫通孔（真空吸引孔）をボール盤等を用いて多数形成し、溶射皮膜の上にアルミ粒子とエポキシ樹脂との混合物を充填して該エポキシ樹脂を硬化させることてにより、アルミ粒子同士がエポキシ樹脂で接着された多孔性の裏打ち層を設ける、成形用金型の製造方法が記載されている。 Patent Document 2 describes a method for manufacturing a molding die in which a spray material such as white metal or a zinc-based material is arc-sprayed onto a matrix made of epoxy resin to form a sprayed coating, a drill press or the like is used to form a large number of through holes (vacuum suction holes) in the sprayed coating that reach the matrix, and a mixture of aluminum particles and epoxy resin is filled on top of the sprayed coating and the epoxy resin is cured to provide a porous backing layer in which the aluminum particles are bonded together with the epoxy resin.

特許文献３には、モデルの表面に金属製のピンを一部挿入して突出するように立て、モデルの表面に金属材料（亜鉛合金）を溶射してシェルを形成し、ピンをシェルから取り外してシェルを貫通する通気孔（真空吸引孔）を形成し、シェルをモデルから取り外し、シェルの背面を、（ア）多孔質裏込め媒体で支持する（図５Ａ，５Ｂ）か又は、（イ）エポキシ系補強層で積層してエッグクレート構造の筐体で支持してなる（図６Ａ，６Ｂ）、真空成形金型が記載されている。 Patent Document 3 describes a vacuum forming mold in which a metal pin is partially inserted into the surface of a model so that it protrudes, a metal material (zinc alloy) is sprayed onto the surface of the model to form a shell, the pin is removed from the shell to form a vent hole (vacuum suction hole) that penetrates the shell, the shell is removed from the model, and the back of the shell is supported by (a) a porous backfilling medium (Figs. 5A and 5B) or (b) an epoxy-based reinforcing layer is laminated and supported by a housing with an egg-crate structure (Figs. 6A and 6B).

特許文献４には、孔の無い電鋳殻表面層を電鋳形成し、該電鋳殻表面層に微小真直孔をレーザー加工し、該電鋳殻表面層の裏面に電鋳殻裏面層を電鋳形成するとともに微小真直孔から拡径成長した拡径孔を形成して多孔質電鋳殻を製造する方法と、該多孔質電鋳殻を、支持板、粒状体等のバックアップ部材で補強することが記載されている。 Patent document 4 describes a method for producing a porous electroformed shell by electroforming a hole-free electroformed shell surface layer, laser processing minute straight holes in the electroformed shell surface layer, electroforming a back surface layer of the electroformed shell on the back surface of the electroformed shell surface layer, and forming enlarged holes that grow from the minute straight holes, and reinforcing the porous electroformed shell with backup members such as a support plate and granular material.

特許文献５には、特許文献４の方法等により形成された真空吸引孔を有する電鋳シェル型と、表面が電鋳シェル型の裏面と合致する形状をなし、表面に複数の受け面を残して通気溝が凹設された鋼材製のバックアップ型とを含む表皮インサート射出成形型が記載されている。 Patent document 5 describes a skin insert injection molding mold that includes an electroformed shell mold with vacuum suction holes formed by the method of patent document 4 or the like, and a backup mold made of steel whose front surface matches the back surface of the electroformed shell mold and has recessed air vent grooves on its front surface, leaving multiple receiving surfaces.

特開２００５－１７８０９１号公報JP 2005-178091 A 特開２０１９－１０４１９４号公報JP 2019-104194 A 米国特許出願公開２００６－００８６４７４号明細書US Patent Application Publication No. 2006-0086474 特開平９－２４９９８７号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-249987 特開２０２１－５３９２０号公報JP 2021-53920 A

［１］シェル型に関する問題
特許文献１の金属溶射層は、溶射時に生じた溶射金属粒子間の空隙がつながって多孔質となったものであり、通気性が低く詰まりやすい。また、特許文献２のように溶射皮膜にボール盤等を用いて真空吸引孔を形成する場合、ドリル刃の制約から真空吸引孔の孔直径が０．２ｍｍ超となるため、真空吸引時に樹脂シートに真空吸引孔の跡が付く。よって、これらの技術は採用しにくい。 [1] Problems with the shell mold The metal sprayed layer of Patent Document 1 is porous due to the gaps between the sprayed metal particles generated during spraying being connected, and has low air permeability and is easily clogged. In addition, when vacuum suction holes are formed in the sprayed coating using a drill press or the like as in Patent Document 2, the hole diameter of the vacuum suction hole exceeds 0.2 mm due to the constraints of the drill bit, so that the vacuum suction hole marks are left on the resin sheet during vacuum suction. Therefore, these technologies are difficult to adopt.

特許文献３のように溶射シェル型にピンを用いて真空吸引孔を形成すれば、真空成形品に跡が付かない孔直径０．１ｍｍ前後の孔とすることができる。しかしながら、同方法を実際に行うには、モデルに特殊なドリルで微細な孔を面直にあけ、その中に直径０．１ｍｍ前後のステンレス鋼製のピンを挿入する必要があり、しかもその数は成形品にもよるが１０００箇所を越える場合もあり、孔形成に手間と時間がかかる（問題１）。また、孔直径０．１ｍｍ前後のストレートな孔は、樹脂シートの真空吸引時に通気抵抗が大きいため、真空吸引力が弱く、減圧するのに時間もかかる（問題２）。 By forming vacuum suction holes using pins in a sprayed shell mold as in Patent Document 3, it is possible to create holes with a diameter of about 0.1 mm that do not leave marks on the vacuum molded product. However, to actually carry out this method, it is necessary to drill tiny holes perpendicular to the surface of the model using a special drill and insert stainless steel pins with a diameter of about 0.1 mm into the holes, and although the number of holes required may exceed 1,000 depending on the molded product, it is time-consuming and laborious to form the holes (Problem 1). In addition, straight holes with a diameter of about 0.1 mm have a high airflow resistance when the resin sheet is vacuum-suctioned, so the vacuum suction force is weak and it takes a long time to reduce the pressure (Problem 2).

特許文献４，５のように電鋳シェル型にレーザー加工による孔直径０．１ｍｍ前後の微小真直孔と電鋳で成長した拡径孔とからなる真空吸引孔を形成すれば、真空吸引時に樹脂シートに跡が付かず、かつ通気抵抗が低い、優れた真空吸引孔となる。しかしながら、レーザー加工と電鋳を併用するので、孔形成に手間と時間がかかる（問題１）。 As in Patent Documents 4 and 5, by forming a vacuum suction hole in an electroformed shell mold consisting of a minute straight hole with a hole diameter of about 0.1 mm by laser processing and an enlarged diameter hole grown by electroforming, it is possible to obtain an excellent vacuum suction hole that leaves no marks on the resin sheet during vacuum suction and has low air resistance. However, since laser processing and electroforming are used in combination, it takes time and effort to form the hole (Problem 1).

仮に、シェル型にレーザー加工のみにより孔直径０．１ｍｍ前後のストレートな真空吸引孔を形成した場合は、特許文献３と同様に通気抵抗が大きくなる（問題２）。また、レーザー加工をシェル型の表面（成形面）側から行うと、真空吸引孔のシェル型表面での開口部が焼けて汚れる（問題３）。レーザー加工をシェル型の裏面側から行うと、真空吸引孔のシェル型表面での開口部の焼けは起きないが、真空吸引孔のシェル型表面での孔直径がばらつき（問題４）、例えば孔直径０．１ｍｍを狙っても０．０５ｍｍになるものや０．２ｍｍになるものがある。 If straight vacuum suction holes with a diameter of about 0.1 mm are formed in the shell mold only by laser processing, the airflow resistance will be large, as in Patent Document 3 (Problem 2). Furthermore, if the laser processing is performed from the front (molding surface) side of the shell mold, the openings of the vacuum suction holes on the shell mold surface will be burned and dirty (Problem 3). If the laser processing is performed from the back side of the shell mold, the openings of the vacuum suction holes on the shell mold surface will not be burned, but the hole diameters of the vacuum suction holes on the shell mold surface will vary (Problem 4); for example, even if a hole diameter of 0.1 mm is aimed for, some will end up being 0.05 mm and some will be 0.2 mm.

いずれの特許文献の溶射シェル型又は電鋳シェル型も、その全体を均一な厚さに形成することは困難であるため、厚さが不均一になり、強度不足の部分が生じたり、真空吸引孔のシェル型表面での孔直径のばらつきにつながったりすることがあった（問題５）。 In both of the patent documents, it is difficult to form the sprayed or electroformed shell molds to a uniform thickness throughout, which can result in uneven thickness, resulting in areas that lack strength and leading to variations in the diameter of the vacuum suction holes on the shell mold surface (problem 5).

［２］バックアップ型に関する問題
特許文献１～３におけるバックアップ型は、いずれも溶射シェル型の裏面に全面が接着固定されていることから、通常、真空吸引孔の追加や清掃等のメンテナンスは、溶射シェル型の表面側からのみとなり、十分に行えないことがある。敢えて真空吸引孔のメンテナンスを溶射シェル型の表面側から行う場合には、バックアップ型の接着固定を全部外さなければならず、それには金型自体に高熱をかけたり溶剤を使ったりする必要があり、金型を歪ませたり表面の意匠面を溶かしたりする原因になる（問題６）。 [2] Problems related to the backup mold The backup molds in Patent Documents 1 to 3 are all adhesively fixed to the back surface of the sprayed shell mold, so maintenance such as adding vacuum suction holes and cleaning can usually only be performed from the front surface of the sprayed shell mold, which may not be sufficient. If maintenance of the vacuum suction holes is to be performed from the front surface of the sprayed shell mold, the adhesive fixing of the backup mold must be completely removed, which requires applying high heat to the mold itself or using a solvent, which can distort the mold or melt the design surface (Problem 6).

特許文献５における表面が電鋳シェル型の裏面と合致する形状をなすバックアップ型は、電鋳シェル型の裏面に接着固定されていないため、容易に電鋳シェル型を取り外して、真空吸引孔の追加や清掃等を行うことができる。しかしながら、バックアップ型の表面全体を電鋳シェル型の裏面全体と精度良く合致する形状に形成することは困難であるため、電鋳シェル型から浮く部分や電鋳シェル型を強圧する部分が生じて、バックアップ機能を十分に果たせなかったり、電鋳シェル型が変形したりする可能性があった（問題７）。 The backup mold in Patent Document 5, whose surface is shaped to match the back surface of the electroformed shell mold, is not glued to the back surface of the electroformed shell mold, so the electroformed shell mold can be easily removed to add vacuum suction holes or perform cleaning, etc. However, it is difficult to form the entire surface of the backup mold into a shape that precisely matches the entire back surface of the electroformed shell mold, so there is a possibility that some parts will float from the electroformed shell mold or that some parts will apply excessive pressure to the electroformed shell mold, resulting in an inability to fully perform the backup function or deformation of the electroformed shell mold (Problem 7).

また、特許文献５の電鋳シェル型とバックアップ型は、真空吸引孔が通気溝に連通するが、すべての真空吸引孔が通気溝に連通するとは限らず、一部の真空吸引孔を受け面が完全に塞ぐことがあるため、全体の真空吸引効率を低下させることがあった（問題８）。 In addition, in the electroformed shell mold and backup mold of Patent Document 5, the vacuum suction holes are connected to the ventilation grooves, but not all of the vacuum suction holes are necessarily connected to the ventilation grooves, and some of the vacuum suction holes may be completely blocked by the receiving surface, which reduces the overall vacuum suction efficiency (Problem 8).

そこで、本発明の目的は、上記の問題５を解決し、シェル型の全体を均一な厚さに形成することにある。さらに、好ましくは上記の問題４を解決し、レーザー加工で形成する真空吸引孔のシェル型表面での孔直径のばらつきを低減することにある。 The object of the present invention is to solve the above problem 5 and form the entire shell mold to a uniform thickness. Furthermore, it is preferably to solve the above problem 4 and reduce the variation in hole diameter of the vacuum suction holes formed by laser processing on the shell mold surface.

［１］マンドレルを作製するステップと、
マンドレルの三次元形状を測定してマンドレル三次元測定データを作成するステップと、
マンドレルに接した状態のシェル型を溶射又は電鋳により作製するステップと、
シェル型の裏面をマンドレル三次元測定データにより切削するステップと
を含むシェル型の作製方法。 [1] preparing a mandrel;
Measuring a three-dimensional shape of the mandrel to generate mandrel three-dimensional measurement data;
preparing a shell mold by thermal spraying or electroforming in contact with a mandrel;
and cutting the rear surface of the shell mold based on the three-dimensional measurement data of the mandrel.

［２］作製したシェル型の裏面の所定位置にレーザー光を照射することによりシェル型を貫通した真空吸引孔を形成するステップを含む上記［１］記載のシェル型の作製方法。 [2] A method for producing a shell mold described in [1] above, which includes a step of forming a vacuum suction hole penetrating the shell mold by irradiating a laser beam to a predetermined position on the back surface of the shell mold.

本発明によれば、シェル型の全体を均一な厚さに形成することができる。さらに、レーザー加工で形成する真空吸引孔のシェル型表面での孔直径のばらつきを低減することができる。 According to the present invention, the entire shell mold can be formed to a uniform thickness. Furthermore, it is possible to reduce the variation in the hole diameter of the vacuum suction holes formed by laser processing on the shell mold surface.

図１は実施例１におけるモデルを示し、（ａ）は切削時の断面図、（ｂ）はシボシートを貼着した時の断面図である。FIG. 1 shows a model in Example 1, where (a) is a cross-sectional view when cut, and (b) is a cross-sectional view when a grained sheet is attached. 図２は同じくシリコン型を示し、（ａ）はモデルから作製する時の断面図、（ｂ）はモデルから外した時の断面図である。FIG. 2 also shows the silicon mold, where (a) is a cross-sectional view when it is being produced from the model, and (b) is a cross-sectional view when it is removed from the model. 図３は同じくマンドレルを示し、（ａ）はシリコン型から作製する時の斜視図、（ｂ）はシリコン型から外して３次元測定している時の断面図である。FIG. 3 also shows the mandrel, where (a) is a perspective view when it is being prepared from the silicon mold, and (b) is a cross-sectional view when it is removed from the silicon mold and three-dimensionally measured. 図４は同じく溶射シェル型を示し、（ａ）はマンドレルへの溶射時の断面図、（ｂ）は溶射後の断面図である。FIG. 4 also shows the sprayed shell mold, where (a) is a cross-sectional view during spraying onto the mandrel, and (b) is a cross-sectional view after spraying. 図５は同じく溶射シェル型を示し、裏面を切削加工する時の断面図である。FIG. 5 shows the same sprayed shell mold, in cross section when the rear surface is being machined. 図６は同じく溶射シェル型を示し、（ａ）は裏面の荒加工時の斜視図、（ｂ）は中仕上げ加工時の斜視図、（ｃ）は仕上げ加工時の斜視図である。FIG. 6 also shows the sprayed shell mold, where (a) is a perspective view of the rear surface when roughly machined, (b) is a perspective view of the rear surface when semi-finishing is performed, and (c) is a perspective view of the rear surface when finishing is performed. 図７は同じく溶射シェル型を示し、マンドレルを取り外した（レジンアウト）時の断面図である。FIG. 7 shows the same sprayed shell mold, in cross section after the mandrel has been removed (resin out). 図８は同じく溶射シェル型を示し、（ａ）は実施例の断面図、（ｂ）は比較例の断面図である。FIG. 8 shows the same sprayed shell mold, where (a) is a cross-sectional view of an embodiment and (b) is a cross-sectional view of a comparative example. 図９は同じく溶射シェル型を示し、（ａ）は１回目のレーザー加工で下穴が形成された時の部分拡大断面図、（ｂ）は２回目のレーザー加工で真空吸引孔が形成された時の部分拡大断面図、（ｃ）はレーザー加工後の断面図である。FIG. 9 also shows the sprayed shell mold, where (a) is a partially enlarged cross-sectional view when pilot holes are formed by the first laser processing, (b) is a partially enlarged cross-sectional view when vacuum suction holes are formed by the second laser processing, and (c) is a cross-sectional view after laser processing. 図１０は同じく溶射シェル型を示し、（ａ）は裏面側の斜視図、（ｂ）は部分拡大斜視図である。FIG. 10 shows the same sprayed shell mold, where (a) is a perspective view of the back side, and (b) is a partially enlarged perspective view. 図１１は同じく溶射シェル型を示し、（ａ）は表面側の斜視図、（ｂ）は部分拡大斜視図である。FIG. 11 shows the same sprayed shell mold, where (a) is a perspective view of the front surface side, and (b) is a partially enlarged perspective view. 図１２は同じくバックアップ型を示し、（ａ）は表面を切削加工した時の断面図、（ｂ）は通気溝と通気穴を加工し温度調節用配管と底板を取り付けた時の断面図である。FIG. 12 also shows a backup type, where (a) is a cross-sectional view after the surface has been machined, and (b) is a cross-sectional view after the ventilation grooves and ventilation holes have been machined and the temperature control pipe and bottom plate have been attached. 図１３は同じくバックアップ型を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分拡大斜視図である。FIG. 13 shows the same backup type, where (a) is a perspective view and (b) is a partially enlarged perspective view. 図１４は同じく完成した成形用金型を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。FIG. 14 shows the completed molding die, where (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view. 図１５（ａ）は比較例の成形用金型の要部拡大断面図、（ｂ）は実施例１の成形用金型の要部拡大断面図、（ｃ）は実施例１の成形用金型を別方向で切断した要部拡大断面図である。15A is an enlarged cross-sectional view of a main portion of a molding die of a comparative example, FIG. 15B is an enlarged cross-sectional view of a main portion of the molding die of Example 1, and FIG. 15C is an enlarged cross-sectional view of a main portion of the molding die of Example 1 cut in a different direction. 図１６は実施例１の成形用金型を用いて樹脂シートを真空成形する時の断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a state where a resin sheet is vacuum-formed using the molding die of the first embodiment. 図１７は実施例１の成形用金型の溶射シェル型を別の溶射シェル型や電鋳シェル型に取り替えられることを示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing that the thermally sprayed shell mold of the molding die of Example 1 can be replaced with another thermally sprayed shell mold or an electroformed shell mold. 図１８は実施例２の成形用金型におけるバックアップ型の表面側を示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing the front surface side of the backup mold in the molding die of the second embodiment.

＜１＞シェル型
シェル型に接するマンドレルは、例えば、
成形品三次元形状と等しい形状を有するモデルを作製するステップと、
モデルに対して反転した形状を有する反転型をモデルを用いて作製するステップと、
反転型に対して反転した形状を有するマンドレルを反転型を用いて作製するステップと
により作製することができる。
溶射シェル型又は電鋳シェル型（特に溶射シェル型）は、製造効率が高く、凹凸模様を転写で容易に形成できるため、好ましい。
シェル型の厚さは、特に限定されないが、２～６ｍｍが好ましく、２．５～５ｍｍがより好ましい。一定以上の強度があり、速く作製でき、真空吸引孔を形成しやすいからである。
シェル型の材料としては、特に限定されないが、金属（亜鉛合金、ニッケル、鋼等）、セラミック等を例示できる。
シェル型の表面（型面）に凹凸模様を形成しておくことにより、該表面に真空吸引された表皮の表面に該凹凸模様を転写した凹凸模様を賦形することができる。凹凸模様としては、特に限定されないが、革シボ模様、縫目模様、幾何学的単位模様の複数繰り返し配列等を例示できる。
シェル型は、バックアップ型に対して取り替え可能に取り付けられていることが好ましい。その取り付け構造としては、ネジによる螺着、嵌合形状による嵌合等を例示できる。 <1> Shell mold The mandrel in contact with the shell mold is, for example,
Creating a model having a shape equal to a three-dimensional shape of a molded product;
Creating an inverted mold using the model, the inverted mold having a shape inverted relative to the model;
and using the inverted mold to create a mandrel having an inverted shape relative to the inverted mold.
A sprayed shell mold or an electroformed shell mold (particularly a sprayed shell mold) is preferred because it has high production efficiency and allows the projections and recesses to be easily formed by transfer.
The thickness of the shell mold is not particularly limited, but is preferably 2 to 6 mm, and more preferably 2.5 to 5 mm, because it has a certain degree of strength, can be produced quickly, and vacuum suction holes can be easily formed in it.
The material for the shell mold is not particularly limited, but examples include metals (zinc alloys, nickel, steel, etc.) and ceramics.
By forming an uneven pattern on the surface (mold surface) of the shell mold, the uneven pattern can be transferred to the surface of the skin that is vacuum-sucked onto the surface of the shell mold, and an uneven pattern can be formed. The uneven pattern is not particularly limited, but examples thereof include a leather grain pattern, a stitch pattern, and a repeating arrangement of multiple geometric unit patterns.
The shell mold is preferably attached to the backup mold in a replaceable manner, for example, by screwing or fitting the shell mold to the backup mold.

＜２＞真空吸引孔
真空吸引孔としては、特に限定されないが、レーザー加工により形成されたもの、特開昭６０－１５２６９２号公報、特開平９－２４９９８７号公報等に記載の方法で電鋳時に形成されたもの、機械加工（ドリル加工等）で形成されたもの等を例示できる。レーザー加工は加工が速い点で好ましい。
真空吸引孔のシェル型表面での孔直径に対してシェル型裏面での孔直径が２倍以上であることが好ましく、２．５倍以上であることがより好ましい。 <2> Vacuum Suction Hole The vacuum suction hole is not particularly limited, but examples thereof include those formed by laser processing, those formed during electroforming by the methods described in JP-A-60-152692 and JP-A-9-249987, and those formed by mechanical processing (drilling, etc.), etc. Laser processing is preferable because it is quick.
The diameter of the vacuum suction hole on the rear surface of the shell mold is preferably at least twice as large as the diameter of the vacuum suction hole on the front surface of the shell mold, and more preferably at least 2.5 times as large.

＜３＞バックアップ型
バックアップ型としては、特に限定されないが、鋳造、切削、放電加工等により形成されたものを例示できる。
バックアップ型の厚さは、特に限定されないが、１０ｍｍ以上が好ましく、２０ｍｍ以上がより好ましい。高剛性となるからである。
バックアップ型の材料としては、特に限定されないが、金属（アルミニウム合金、鋼等）、セラミック等を例示できる。 <3> Backup Type The backup type is not particularly limited, but examples thereof include those formed by casting, cutting, electric discharge machining, and the like.
The thickness of the backup mold is not particularly limited, but is preferably 10 mm or more, and more preferably 20 mm or more, because this provides high rigidity.
The material of the back-up type is not particularly limited, but examples thereof include metals (aluminum alloys, steel, etc.) and ceramics.

＜４＞通気溝
通気溝は、バックアップ型の表面又はシェル型の裏面のいずれか一方又は両方に形成することができるが、加工効率等の点でいずれか一方のみに形成することが好ましく、型強度低下のおそれが少ない点でバックアップ型の表面のみに形成することがより好ましい。
通気溝としては、機械加工（切削加工等）、放電加工、エッチング加工等により形成されたものを例示できる。
通気溝のパターンとしては、特に限定されないが、１本又は複数本の線状、ネット状（特許文献２に記載の四角格子状、三角格子状、六角格子状、その他）等を例示できる。
後述する筋目の方向に対して交差する方向に延びる通気溝を含むことが好ましい。該通気溝は複数の筋目と連通するからである。
通気溝の深さは、特に限定されないが、０．２～３ｍｍが好ましく、０．２～２ｍｍがより好ましく、０．３～１ｍｍが最も好ましい。通気溝の深さが０．２ｍｍ以上であると通気性がよく、３ｍｍ以下であるとバックアップ型の強度が低下しにくい。
通気溝の幅（開口幅）は、特に限定されないが、１～７ｍｍが好ましく、１～５ｍｍがより好ましい。通気溝の幅が１ｍｍ以上であると通気性がよく、７ｍｍ以下であるとバックアップ型の強度が低下しにくい。 <4> Ventilation grooves The ventilation grooves can be formed on either the front surface of the backup mold or the back surface of the shell mold, or on both. However, in terms of processing efficiency and the like, it is preferable to form them on only one of them, and it is more preferable to form them only on the front surface of the backup mold, since there is little risk of a decrease in mold strength.
Examples of the ventilation groove include those formed by machining (cutting, etc.), electrical discharge machining, etching, etc.
The pattern of the ventilation grooves is not particularly limited, but examples include one or more lines, a net shape (such as a square lattice shape, a triangular lattice shape, or a hexagonal lattice shape as described in Patent Document 2), and the like.
It is preferable that the sheet has ventilation grooves extending in a direction intersecting the direction of the creases, which will be described later, because the ventilation grooves communicate with a plurality of the creases.
The depth of the ventilation groove is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 3 mm, more preferably 0.2 to 2 mm, and most preferably 0.3 to 1 mm. If the depth of the ventilation groove is 0.2 mm or more, the ventilation is good, and if it is 3 mm or less, the strength of the backup mold is not easily reduced.
The width (opening width) of the ventilation groove is not particularly limited, but is preferably 1 to 7 mm, and more preferably 1 to 5 mm. If the width of the ventilation groove is 1 mm or more, the ventilation is good, and if it is 7 mm or less, the strength of the backup mold is not easily reduced.

＜５＞筋目と突条
筋目と突条は、シェル型の裏面又はバックアップ型の表面のいずれか一方又は両方に形成することができるが、両方に形成すると両型の嵌合精度が低下するため、いずれか一方のみに形成することが好ましく、シェル型の加工量が少なく済む点でシェル型の裏面のみに形成することがより好ましい。
筋目と突条の方向は、これを形成する面（シェル型の裏面又はバックアップ型の表面）の全体において一方向でもよいし、該面に設定した複数の領域の間で方向を変えてもよい。
先端が非平坦なエンドミルとしては、特に限定されないが、ボールエンドミル、ラジアスエンドミル等を例示できる。
該エンドミルの刃径としては、特に限定されないが、１５～２０ｍｍを例示できる。
複数の筋目は、前記のとおり送りピッチ０．５～５．０ｍｍ・加工深さ０．０１～０．４ｍｍであるが、より好ましくは送りピッチ１．０～３．０ｍｍ・加工深さ０．０２～０．１５ｍｍである。
送りピッチと加工深さとの関係は、特に限定されないが、送りピッチは加工深さに対して２０～５０倍であることが好ましい。 <5> Scores and ridges The scores and ridges can be formed on either the back surface of the shell mold or the front surface of the backup mold, or both. However, forming them on both will reduce the fitting accuracy of the two molds, so it is preferable to form them on only one of them, and it is more preferable to form them only on the back surface of the shell mold since this reduces the amount of machining required for the shell mold.
The direction of the striations and ridges may be in one direction over the entire surface on which they are formed (the rear surface of the shell mold or the front surface of the backup mold), or the direction may change among multiple regions defined on the surface.
The end mill having a non-flat tip is not particularly limited, but examples thereof include a ball end mill and a radius end mill.
The blade diameter of the end mill is not particularly limited, but may be, for example, 15 to 20 mm.
As described above, the multiple streaks have a feed pitch of 0.5 to 5.0 mm and a processing depth of 0.01 to 0.4 mm, but more preferably a feed pitch of 1.0 to 3.0 mm and a processing depth of 0.02 to 0.15 mm.
The relationship between the feed pitch and the processing depth is not particularly limited, but the feed pitch is preferably 20 to 50 times the processing depth.

＜６＞成形用金型
本発明の成形用金型は、真空吸引機能を利用しながら高分子材料を成形する各種成形（特に限定されず、真空成形、圧空成形、インサート射出成形、ブロー成形、スタンピング成形、プレス成形、スラッシュ成形等を例示できる。）用の金型として具体化することができる。 <6> Molding mold The molding mold of the present invention can be embodied as a mold for various moldings (including, but not limited to, vacuum molding, compressed air molding, insert injection molding, blow molding, stamping molding, press molding, slush molding, etc.) in which polymeric materials are molded while utilizing a vacuum suction function.

以下、本発明を具体化した実施例について図面を参照して説明する。なお、実施例で記す材料、構成、数値は例示であって、適宜変更できる。 The following describes embodiments of the present invention with reference to the drawings. Note that the materials, configurations, and values described in the embodiments are merely examples and can be changed as appropriate.

［実施例１］
図１～図１７に実施例１を示す。図１４に示す実施例１の成形用金型１は、真空成型用金型である。成形用金型１は、複数の真空吸引孔５を有する溶射シェル型２と、溶射シェル型２をバックアップするバックアップ型１０とを含み、溶射シェル型の裏面とバックアップ型の表面とが同一形状をなして嵌合している。 [Example 1]
Example 1 is shown in Figures 1 to 17. The molding die 1 of Example 1 shown in Figure 14 is a vacuum molding die. The molding die 1 includes a sprayed shell die 2 having a plurality of vacuum suction holes 5, and a backup die 10 that backs up the sprayed shell die 2, and the back surface of the sprayed shell die and the front surface of the backup die are fitted together with the same shape.

溶射シェル型２は、図９（ｃ）、図１０及び図１１に示すように、溶射により厚さ３ｍｍの殻状に形成されたものであり、メス型（凹形状）のシェル本体部３と、シェル本体部３の周りのフランジ部４とからなる。 As shown in Figures 9(c), 10, and 11, the sprayed shell mold 2 is formed by spraying into a shell shape with a thickness of 3 mm, and consists of a female (concave) shell body 3 and a flange portion 4 around the shell body 3.

真空吸引孔５は、シェル本体部３の全域に分散して多数形成されており、フランジ部４には形成されていない。真空吸引孔５は、レーザー加工で形成されたものである。真空吸引孔５の孔直径は、溶射シェル型２の表面側で０．１±０．０５ｍｍであり、裏面に向かうにつれて拡径し、溶射シェル型２の裏面側で０．２５±０．０５ｍｍである。 The vacuum suction holes 5 are formed in large numbers and dispersed throughout the entire shell body 3, and are not formed in the flange 4. The vacuum suction holes 5 are formed by laser processing. The diameter of the vacuum suction holes 5 is 0.1±0.05 mm on the front side of the sprayed shell mold 2, and increases toward the back side, reaching 0.25±0.05 mm on the back side of the sprayed shell mold 2.

シェル本体部３の表面（型面）には、図１１に示すように、革シボ凹凸模様８が溶射時にマンドレルから転写されることにより形成されている。 As shown in Figure 11, the surface (mold surface) of the shell body 3 has a leather grain pattern 8 that is transferred from the mandrel during thermal spraying.

シェル本体部３の裏面には、図１０に示すように、送りピッチ０．５～５．０ｍｍ・加工深さ０．０１～０．４ｍｍの複数の筋目６と該筋目間の突条７とが形成されている。この筋目６と突条７は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、溶射シェル型２の裏面を、先端が非平坦な切削工具３３（エンドミル）で切削加工することにより、切削加工跡として形成されたものである。その方法については後で詳述する。 As shown in Figure 10, the back surface of the shell body 3 has multiple creases 6 with a feed pitch of 0.5 to 5.0 mm and a processing depth of 0.01 to 0.4 mm, and ridges 7 between the creases. As shown in Figures 6(a) and 6(b), the creases 6 and ridges 7 are formed as cutting marks by cutting the back surface of the sprayed shell mold 2 with a cutting tool 33 (end mill) with a non-flat tip. The method will be described in detail later.

バックアップ型１０は、図１２及び図１３に示すように、アルミニウム合金で厚さ１０～３０ｍｍに形成されている。バックアップ型は、その背面側に底板１７が取り付けられている。 As shown in Figures 12 and 13, the backup mold 10 is made of aluminum alloy and has a thickness of 10 to 30 mm. A bottom plate 17 is attached to the back side of the backup mold.

バックアップ型１０の表面は、シェル本体部３の裏面の凸形状と同一の凹形状をなしている。バックアップ型１０の裏面側には温度調節用配管１２が鋳込まれており、温度調節用配管１２には温度調節用流体が流せるようになっている。温度調節用配管１２には、例えばフレキシブルＳＵＳ配管が用いられている。 The surface of the backup mold 10 has a concave shape that is the same as the convex shape of the back surface of the shell body 3. A temperature control pipe 12 is cast into the back surface of the backup mold 10, and a temperature control fluid can be passed through the temperature control pipe 12. For example, a flexible SUS pipe is used for the temperature control pipe 12.

バックアップ型１０の表面には、シェル本体部３の裏面を受ける受け面１４を残して、例えば四角格子状に繋がる通気溝１３が機械加工で凹設されている。この通気溝１３は、筋目６の方向に対して平行に延びる通気溝（図１５（ｂ））と、筋目６の方向に対して交差する方向に延びる通気溝（図１５（ｃ））とを含む。例えば、通気溝１３は深さ０．２～３ｍｍ・幅１～７ｍｍであり、受け面１４は５ｍｍ平方～２０ｍｍ平方の四角形群である。 On the surface of the backup mold 10, ventilation grooves 13 are machined into a rectangular lattice pattern, leaving a receiving surface 14 that receives the rear surface of the shell body 3. The ventilation grooves 13 include ventilation grooves that run parallel to the direction of the grooves 6 (FIG. 15(b)) and ventilation grooves that run in a direction that intersects with the direction of the grooves 6 (FIG. 15(c)). For example, the ventilation grooves 13 are 0.2 to 3 mm deep and 1 to 7 mm wide, and the receiving surface 14 is a group of rectangles measuring 5 mm square to 20 mm square.

バックアップ型１０には、通気溝１３から複数の通気穴１５が形成されている。通気穴１５の直径は例えば５～１０ｍｍである。 The backup mold 10 has multiple ventilation holes 15 formed from the ventilation groove 13. The diameter of the ventilation holes 15 is, for example, 5 to 10 mm.

底板１７には、通気穴１５に連続して型外部に開口する通気口１８が設けられ、型外部の真空吸引装置（図示略）が接続できるようになっている。 The bottom plate 17 is provided with an air vent 18 that is continuous with the air vent hole 15 and opens to the outside of the mold, allowing a vacuum suction device (not shown) outside the mold to be connected.

図１４に示すように、シェル本体部３がバックアップ型１０に嵌合して当接し、フランジ部４がバックアップ型１０の座繰部に嵌合してネジ３９で螺着されることにより、溶射シェル型２はバックアップ型１０に対して着脱可能及び取替可能に取り付けられている。この取り付け状態で、図１５（ｂ）（ｃ）に示すように、すべての真空吸引孔５が筋目６を介して通気溝１３に連通している。 As shown in Figure 14, the shell body 3 fits into and abuts the backup mold 10, and the flange 4 fits into the countersunk portion of the backup mold 10 and is fastened with a screw 39, so that the sprayed shell mold 2 is detachably and replaceably attached to the backup mold 10. In this attached state, all of the vacuum suction holes 5 are connected to the ventilation grooves 13 via the grooves 6, as shown in Figures 15(b) and (c).

以上のように構成された成形用金型１は、次の方法で製造された。 The molding die 1 configured as above was manufactured in the following manner.

［１］モデルの作製
図１（ａ）に示すように、ワーカブル樹脂２０（ウレタン樹脂）を、成形品三次元形状データＤ１をシボ付シートの厚さ分だけ小さくオフセットしたＣＡＭデータＤ２により、切削工具２１でＮＣ切削加工することにより、モデル基体２２を作製した。 [1] Preparation of model As shown in FIG. 1(a), a model base 22 was produced by NC cutting a workable resin 20 (urethane resin) with a cutting tool 21 based on CAM data D2 obtained by offsetting the three-dimensional shape data D1 of the molded product by the thickness of the embossed sheet.

続いて、図１（ｂ）に示すように、モデル基体２２の表面に、革シボ凹凸模様を備えた模様シート２３を貼って、モデル２４（シボ貼りモデル）を作製した。モデル２４は、成形品三次元形状と等しい三次元形状を有する。 Next, as shown in FIG. 1(b), a pattern sheet 23 with a leather grain pattern was attached to the surface of the model base 22 to create a model 24 (grained model). The model 24 has a three-dimensional shape that is the same as the three-dimensional shape of the molded product.

［２］シリコン反転型の作製
図２（ａ）に示すようにモデル２４にシリコン材２５’を注ぎ、硬化後に脱型することにより、（ｂ）に示すようにシリコン反転型２５を作製した。シリコン反転型２５は、モデル２４に対する反転形状を有するが、その反転形状は硬化時の変形や収縮等によって正しい反転形状に対し誤差のあるものとなる。 2(a), a silicon material 25' was poured into the model 24, and the mold was removed after hardening to produce a silicon inverted mold 25 as shown in (b). The silicon inverted mold 25 has an inverted shape of the model 24, but the inverted shape has an error from the correct inverted shape due to deformation and shrinkage during hardening.

［２］マンドレルの作製
次に、図３（ａ）に示すようにシリコン反転型２５にエポキシ樹脂２６’を注ぎ、硬化後に脱型することにより、（ｂ）に示すようにマンドレル２６を作製した。作製したマンドレル２６を、ベークライト製の設置台２７の上に設置した。マンドレル２６は、シリコン反転型２５に対する反転形状を有するが、その反転形状は硬化時の変形や収縮等によって正しい反転形状に対し誤差のあるものとなる。 [2] Manufacturing the Mandrel Next, epoxy resin 26' was poured into silicon inverted mold 25 as shown in Fig. 3(a) and demolded after hardening to manufacture mandrel 26 as shown in (b). The manufactured mandrel 26 was placed on a mounting table 27 made of Bakelite. Mandrel 26 has an inverted shape with respect to silicon inverted mold 25, but the inverted shape has an error with respect to the correct inverted shape due to deformation and shrinkage during hardening, etc.

こうして２回の反転による誤差が重なり、マンドレル２６の三次元形状は、成形品三次元形状に対し０．１ｍｍを超える（部分的に０．５ｍｍを超える）差異のあるものとなる。 As a result, the errors caused by the two inversions are compounded, resulting in the three-dimensional shape of the mandrel 26 differing from the three-dimensional shape of the molded product by more than 0.1 mm (and in some places by more than 0.5 mm).

［２］マンドレルの測定
図３（ｂ）に示すように、このマンドレル２６の三次元形状を三次元測定器２８により測定し、マンドレル三次元測定データＤ３を作成する。 [2] Measurement of Mandrel As shown in FIG. 3(b), the three-dimensional shape of this mandrel 26 is measured by a three-dimensional measuring device 28 to generate mandrel three-dimensional measurement data D3.

［３］溶射シェル型の作製
［３－１］前処理
必要に応じて、マンドレル２６の表面に洗浄、脱脂、粗面化等の前処理を行う。 [3] Preparation of Sprayed Shell Mold [3-1] Pretreatment If necessary, the surface of the mandrel 26 is subjected to pretreatment such as cleaning, degreasing, and roughening.

［３－２］溶射
図４（ａ）に示すように、産業用ロボット３０に溶射装置３１をセットし、マンドレル三次元測定データＤ３を基にして作製した溶射プログラムをティーチングして、マンドレル２６に溶射材料３２’を溶射した。溶射プログラムは、溶射距離：４００±５０ｍｍ、トラバーススピード：７５０±２５０ｍｍ、ピッチ：３～８ｍｍとした。溶射条件は、アーク溶射、電流：１２０±５０Ａ、溶射材料：８５％Ｚｎ－１５％Ａｌ、気孔率１０±５％とした。 [3-2] Thermal spraying As shown in Fig. 4(a), a thermal spraying device 31 was set on an industrial robot 30, and a thermal spraying program created based on the mandrel three-dimensional measurement data D3 was taught to spray a thermal spray material 32' onto the mandrel 26. The thermal spraying program had a spraying distance of 400 ± 50 mm, a traverse speed of 750 ± 250 mm, and a pitch of 3 to 8 mm. The thermal spraying conditions were arc spraying, current of 120 ± 50 A, thermal spray material of 85% Zn-15% Al, and porosity of 10 ± 5%.

徐々に溶射材料３２’を堆積していき、図４（ｂ）に示すように、鎖線で示す所望厚さ３ｍｍの溶射シェル型２に対し厚盛分として約１ｍｍ以上の厚さの厚盛溶射シェル型３２を作製した。 The sprayed material 32' was gradually deposited, and as shown in FIG. 4(b), a thick sprayed shell mold 32 with a thickness of about 1 mm or more was produced on the sprayed shell mold 2 with a desired thickness of 3 mm, as shown by the dashed line.

［３－３］裏面切削加工
図５に示すように、厚盛溶射シェル型３２の裏面（前記厚盛分）を、マンドレル三次元測定データＤ３を３ｍｍだけ大きくオフセットしたＣＡＭデータＤ４により、切削工具３３でＮＣ切削加工することにより、所望厚さ３ｍｍの溶射シェル型２を得た。この厚さの均一性については後述する。 5, the back surface (the thick portion) of the thickly sprayed shell mold 32 was NC cut by a cutting tool 33 using CAM data D4 obtained by offsetting the mandrel three-dimensional measurement data D3 by 3 mm to obtain a sprayed shell mold 2 having a desired thickness of 3 mm. The uniformity of this thickness will be described later.

フランジ部４の裏面のＮＣ切削加工では、図６（ａ）に示す荒加工、（ｂ）に示す中仕上げ加工、（ｃ）に示す仕上げ加工、という３ステップを経て最終的に平滑面に近づけ、バックアップ型との嵌合精度を高めた。具体的には、切削工具３３として例えば刃径１６ｍｍのボールエンドミルを使用し、荒加工では送りピッチＰ１を５．０ｍｍ超として加工深さＨ１を０．４ｍｍ超とし、次の中仕上げ加工では送りピッチＰ２を０．５～５．０ｍｍとして加工深さＨ１を０．０１～０．４ｍｍとし、次の仕上げ加工では送りピッチＰ３を０．５ｍｍ未満として加工深さＨ１を０．０１ｍｍ未満とした。 The NC cutting process for the back surface of the flange portion 4 was carried out through three steps, namely rough cutting shown in Fig. 6(a), intermediate finishing shown in Fig. 6(b), and finishing shown in Fig. 6(c), to ultimately achieve a smooth surface and improve the fitting accuracy with the backup mold. Specifically, a ball end mill with a blade diameter of 16 mm was used as the cutting tool 33, and in the rough cutting, the feed pitch P1 was set to more than 5.0 mm and the cutting depth H1 was set to more than 0.4 mm, in the next intermediate finishing process, the feed pitch P2 was set to 0.5 to 5.0 mm and the cutting depth H1 was set to 0.01 to 0.4 mm, and in the next finishing process, the feed pitch P3 was set to less than 0.5 mm and the cutting depth H1 was set to less than 0.01 mm.

しかし、シェル本体部３の裏面のＮＣ切削加工は、図６（ａ）の荒加工と（ｂ）の中仕上げ加工を行った状態で加工を止め、（ｃ）の仕上げ加工を行わないことにより、切削加工跡として送りピッチＰ２が０．５～５．０ｍｍ・加工深さＨ１が０．０１～０．４ｍｍの複数の筋目６と該筋目間の突条７とを該裏面に残した。この切削加工跡を残しても、バックアップ型１０との必要な嵌合精度は確保される。 However, the NC cutting process on the back surface of the shell body 3 is stopped after the rough cutting in FIG. 6(a) and the semi-finishing in FIG. 6(b) are performed, and the finishing in FIG. 6(c) is not performed, so that multiple grooves 6 with a feed pitch P2 of 0.5 to 5.0 mm and a cutting depth H1 of 0.01 to 0.4 mm and ridges 7 between the grooves are left on the back surface as cutting marks. Even if these cutting marks are left, the necessary fitting accuracy with the backup mold 10 is ensured.

［３－４］レジンアウト
図７に示すように、マンドレル２６から溶射シェル型２を取り外した（レジンアウト）。レジンアウトは、加熱したマンドレル２６から溶射シェル型２を剥がすことにより行うことがてきる。 7, the thermal sprayed shell mold 2 was removed from the mandrel 26 (resin out). The resin out can be performed by peeling the thermal sprayed shell mold 2 from the heated mandrel 26.

こうして、図８（ａ）に示すように、シェル全域にわたり厚さが３．０±０．１ｍｍの精度で均一である溶射シェル型２が完成した。溶射シェル型２の表面はマンドレル２６の三次元形状と等しいため、上記［３－３］の裏面切削加工を、マンドレル三次元測定データＤ３を３ｍｍだけ大きくオフセットしたＣＡＭデータＤ４により行ったことで、この精度が得られたのである。 In this way, as shown in Figure 8 (a), a sprayed shell mold 2 was completed with a uniform thickness over the entire shell with an accuracy of 3.0 ± 0.1 mm. Because the surface of the sprayed shell mold 2 is identical to the three-dimensional shape of the mandrel 26, this accuracy was achieved by performing the back surface cutting process in [3-3] above using CAM data D4 that is 3 mm offset from the mandrel three-dimensional measurement data D3.

これに対して、図８（ｂ）に示す比較例の溶射シェル型９０は、上記［３－３］の裏面切削加工を、成形品三次元形状データＤ１を３ｍｍだけ大きくオフセットしたＣＡＭデータＤ５により行ったものである。この溶射シェル型９０は、表面は実施例と同じくマンドレル２６の三次元形状と等しいが、裏面を成形品三次元形状をオフセットしたＣＡＭデータＤ５により切削したことで、上記［２］で説明した成形品三次元形状とマンドレル２６の三次元形状との差異に起因して、厚さが不均一になる。具体的には、所望厚さ３ｍｍよりも０．５ｍｍを超えて厚い部分や、所望厚さ３ｍｍよりも０．５ｍｍを超えて薄い部分が生じることがある。 In contrast, the sprayed shell mold 90 of the comparative example shown in FIG. 8(b) is one in which the back surface cutting process described above in [3-3] was performed using CAM data D5 in which the molded product three-dimensional shape data D1 was offset by 3 mm. The front surface of this sprayed shell mold 90 is the same as the three-dimensional shape of the mandrel 26 as in the embodiment, but the back surface was cut using CAM data D5 in which the molded product three-dimensional shape was offset, resulting in an uneven thickness due to the difference between the molded product three-dimensional shape described above in [2] and the three-dimensional shape of the mandrel 26. Specifically, there may be parts that are 0.5 mm thicker than the desired thickness of 3 mm, and parts that are 0.5 mm thinner than the desired thickness of 3 mm.

［３－５］真空吸引孔の形成
図９に示すように、レーザー加工機３４を用いて、溶射シェル型２に真空吸引孔５を形成した。ＣＯ２レーザー（パルス発振、周波数：５０Ｈｚ、出力：１１０～１４０Ｗ、ピーク出力・平均出力の差：２０％）と、アシストガス（ドロス対策のためＮ２（１ＭＰａ）使用）との作用により穴あけするものであり、本実施例では次の２ステップで行った。 [3-5] Formation of Vacuum Suction Holes As shown in Fig. 9, vacuum suction holes 5 were formed in the thermal spray shell mold 2 using a laser processing machine 34. The holes were formed by the action of a CO2 laser (pulse oscillation, frequency: 50 Hz, output: 110-140 W, difference between peak output and average output: 20%) and an assist gas (N2 (1 MPa) was used to prevent dross), and in this example, this was done in the following two steps.

まず、図９（ａ）に示すように、溶射シェル型２の裏面の所定位置に、第一条件（スポット径：２００μｍ、出力：１２０Ｗ、照射時間：１～２秒）でレーザー光を面直に照射することにより、溶射シェル型２を貫通した、表面での孔直径：０．１±０．０５ｍｍ、裏面での孔直径：０．１５±０．０５ｍｍの下穴３５が形成された。 First, as shown in FIG. 9(a), a laser beam was irradiated perpendicularly to the rear surface of the sprayed shell mold 2 at a predetermined position under the first conditions (spot diameter: 200 μm, power: 120 W, irradiation time: 1 to 2 seconds), forming a pilot hole 35 that penetrated the sprayed shell mold 2 and had a hole diameter of 0.1 ± 0.05 mm on the front surface and 0.15 ± 0.05 mm on the rear surface.

次に、図９（ｂ）に示すように、溶射シェル型２の裏面の前記所定位置と同一位置に、前記第一条件とは異なる第二条件（スポット径：２００μｍ、出力：１１０Ｗ、照射時間：１～２秒）でレーザー光を面直に照射することにより、下穴３５の孔直径を溶射シェル型２の表面での拡大量よりも裏面での拡大量が大きいように拡大して、表面での孔直径：０．１±０．０５ｍｍ、裏面での孔直径：０．２５±０．０５ｍｍ真空吸引孔５を形成した。すなわち、本例では、表面での拡大量はゼロであり、裏面での拡大量は０．１ｍｍであった。 Next, as shown in FIG. 9(b), a laser beam was irradiated perpendicularly to the rear surface of the sprayed shell mold 2 at the same position as the specified position under second conditions (spot diameter: 200 μm, power: 110 W, irradiation time: 1 to 2 seconds) different from the first conditions, thereby enlarging the diameter of the pilot hole 35 on the rear surface of the sprayed shell mold 2 to a larger extent than on the front surface, forming a vacuum suction hole 5 with a hole diameter of 0.1±0.05 mm on the front surface and a hole diameter of 0.25±0.05 mm on the rear surface. In other words, in this example, the amount of enlargement on the front surface was zero, and the amount of enlargement on the rear surface was 0.1 mm.

このように２ステップでレーザー加工したことにより、真空吸引孔５は、溶射シェル型２の表面では成形品に跡を付けない小径を有し、溶射シェル型２の裏面では通気抵抗が低い大径を有するものとなった。 By performing this two-step laser processing, the vacuum suction holes 5 have a small diameter on the surface of the sprayed shell mold 2 that does not leave a mark on the molded product, and a large diameter on the back side of the sprayed shell mold 2 that provides low air resistance.

また、図９（ｃ）に示すように、溶射シェル型２のシェル本体部３の全域に分散するように、多数の真空吸引孔５をレーザー加工したが、表面での孔直径及び裏面での孔直径は前記±０．０５ｍｍの精度で安定していた。これは、上記［３－４］で説明したように、溶射シェル型２の厚さが３．０±０．１ｍｍの精度で均一であることにより、一定のレーザー加工を繰り返せたことによるものである。複数の真空吸引孔５の孔間ピッチは、例えば溶射シェル型２の平面に近い面は１０ｍｍピッチ、角部は５ｍｍピッチにするなど、適宜決めることができる。このレーザー孔加工は、前述のとおり、溶射シェル型以外にも、電鋳シェル型に使うことがてきる。 As shown in FIG. 9(c), a large number of vacuum suction holes 5 were laser processed so as to be distributed over the entire shell body 3 of the thermal sprayed shell mold 2, and the hole diameters on the front and back surfaces were stable with an accuracy of ±0.05 mm. This is because, as explained in [3-4] above, the thickness of the thermal sprayed shell mold 2 was uniform with an accuracy of 3.0±0.1 mm, which allowed a constant laser processing to be repeated. The hole pitch of the multiple vacuum suction holes 5 can be appropriately determined, for example, to a 10 mm pitch on the surface close to the flat surface of the thermal sprayed shell mold 2 and a 5 mm pitch at the corners. As mentioned above, this laser hole processing can be used for electroformed shell molds in addition to thermal sprayed shell molds.

図１０は、以上により完成した溶射シェル型２の裏面を示し、表面を図１１に示す。溶射シェル型２の表面には、モデル２４の模様シート２３の革シボ凹凸模様が、シリコン反転型２５→マンドレル２６→溶射シェル型２の順に転写してなる鮮明な革シボ凹凸模様８が付与されている。 Figure 10 shows the back of the sprayed shell mold 2 completed as described above, and Figure 11 shows the front. The surface of the sprayed shell mold 2 is given a clear leather grain pattern 8 by transferring the leather grain pattern of the pattern sheet 23 of the model 24 to the silicon inverted mold 25 → mandrel 26 → sprayed shell mold 2 in that order.

［４］バックアップ型の作製
図１２（ａ）に示すように、アルミニウム合金塊３７の表面をマンドレル三次元測定データＤ３により、切削工具３８でＮＣ切削加工（型彫り）することにより、バックアップ型１０を作製した。このＮＣ切削加工では、前述した図６（ａ）に示す荒加工、（ｂ）に示す中仕上げ加工、（ｃ）に示す仕上げ加工、という３ステップを経て最終的に平滑面に近づけ、溶射シェル型２との嵌合精度を高めた。 12(a), the surface of an aluminum alloy ingot 37 was NC cut (engraved) with a cutting tool 38 based on the mandrel three-dimensional measurement data D3 to produce a backup mold 10. This NC cutting process went through three steps, namely, the rough cutting shown in FIG. 6(a), the semi-finishing cutting shown in FIG. 6(b), and the finishing cutting shown in FIG. 6(c), to ultimately approach a smooth surface, thereby improving the fitting accuracy with the thermal sprayed shell mold 2.

続いて、図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）に示すように、バックアップ型１０の表面に受け面１４を残して通気溝１３を切削加工し、通気溝１３から裏面側に貫通する複数の通気穴１５を切削加工した。 Next, as shown in Figures 12(b) and 13(b), the ventilation groove 13 was cut into the surface of the backup mold 10, leaving the receiving surface 14, and multiple ventilation holes 15 were cut through the ventilation groove 13 to the back side.

続いて、図１２（ｂ）及び図１３（ａ）に示すように、バックアップ型１０の裏面側に温度調節用配管１２を組み込み、底板１７を取り付けた。 Next, as shown in Figures 12(b) and 13(a), the temperature control pipes 12 were installed on the back side of the backup mold 10, and the bottom plate 17 was attached.

［５］成形用金型の完成
図１４に示すように、溶射シェル型２をそのフランジ部４においてバックアップ型１０にネジ３９で着脱可能に取り付け、成形用金型１を完成した。 [5] Completion of molding die As shown in FIG. 14, the thermal sprayed shell die 2 was detachably attached to the backup die 10 at its flange portion 4 with screws 39, and the molding die 1 was completed.

以上のように構成された成形用金型１を用いて、次の方法で樹脂シートを真空成形することができる。
図１６に示すように、加熱により軟化させた熱可塑性の樹脂シート４０を、成形用金型１に当てがうとともに、オス型４１でシェル本体部３の表面に押し込む。続いて、前述した真空吸引装置（図示略）によりバックアップ型１０内の空間を減圧し、通気穴１５、通気溝１３及び筋目６を介して真空吸引孔５により、樹脂シート４０をシェル本体部３の表面に真空吸引して成形する。このとき、前述したように真空吸引孔５の通気抵抗が低いことにより吸引効率が高く、樹脂シート４０にはシェル本体部３の革シボ凹凸模様８が忠実に転写され、リアリティのある凹凸模様が賦形される。 Using the molding die 1 configured as above, a resin sheet can be vacuum molded by the following method.
As shown in Fig. 16, a thermoplastic resin sheet 40 softened by heating is applied to a molding die 1, and a male die 41 is pressed onto the surface of the shell body 3. Next, the space inside the backup die 10 is depressurized by the above-mentioned vacuum suction device (not shown), and the resin sheet 40 is vacuum-suctioned through the vacuum suction holes 5 via the ventilation holes 15, ventilation grooves 13 and grooves 6 onto the surface of the shell body 3 to be molded. At this time, as described above, the suction efficiency is high due to the low air flow resistance of the vacuum suction holes 5, and the leather grain uneven pattern 8 of the shell body 3 is faithfully transferred onto the resin sheet 40, forming a realistic uneven pattern.

以上説明した実施例１によれば、次の作用効果が得られる。
［ア］裏面からの２回のレーザー加工により、孔形成時の手間と時間を削減し、真空吸引孔５の表面開口の焼けが起きず、真空吸引する樹脂シート４０に跡を付けず且つ通気抵抗が低い真空吸引孔５を形成することができる。
［イ］溶射シェル型２の全体を均一な厚さに形成することができる。さらに、レーザー加工で形成する真空吸引孔５のシェル型表面での孔直径のばらつきを低減することができる。
［ウ］溶射シェル型２からバックアップ型１０を容易に取り外せるようにして、真空吸引孔５の追加や清掃等のメンテナンスを溶射シェル型２の裏面側から行えるようにし、また、図１７に示すように、溶射シェル型２を別の溶射シェル型２’や電鋳シェル型４５に取り替えられるようにすることができる。
［エ］溶射シェル型２のすべての真空吸引孔５をバックアップ型１０の通気溝１３に連通させて、真空吸引効率を高めることができる。
［オ］溶射シェル型２は溶射時間がさほどかからないため、電鋳シェル型と比べて作製日数が少なくて済み、成形用金型の工期を短縮できる。 According to the above-described first embodiment, the following advantageous effects can be obtained.
[A] By performing laser processing twice from the back surface, the effort and time required for hole formation is reduced, the surface opening of the vacuum suction hole 5 is not burned, and the vacuum suction hole 5 can be formed without leaving a mark on the resin sheet 40 that is vacuum-suctioned and with low air resistance.
[A] It is possible to form the entire sprayed shell mold 2 with a uniform thickness. Furthermore, it is possible to reduce the variation in the hole diameter of the vacuum suction holes 5 formed by laser processing on the shell mold surface.
[c] The backup mold 10 can be easily removed from the sprayed shell mold 2, so that maintenance such as adding vacuum suction holes 5 and cleaning can be performed from the back side of the sprayed shell mold 2. Also, as shown in Figure 17, the sprayed shell mold 2 can be replaced with another sprayed shell mold 2' or an electrocast shell mold 45.
[E] By connecting all of the vacuum suction holes 5 of the thermal spray shell mold 2 to the ventilation grooves 13 of the backup mold 10, the vacuum suction efficiency can be improved.
[O] Since the sprayed shell mold 2 does not require much spraying time, it can be produced in fewer days than an electroformed shell mold, thereby shortening the construction period of the molding die.

［実施例２］
次に、図１８に示す実施例２の成形用金型は、バックアップ型１０の通気溝１３を、筋目６の方向（図１０参照）に対して交差する方向に延びる３本の線状の通気溝１３とした点においてのみ実施例１と相違し、その他は実施例１と共通である。各通気溝１３は各通気穴１５に連通している。この通気溝１３も、図６（ｃ）と同様に、筋目６を介してすべての真空吸引孔５に連通する。よって、実施例２によっても実施例１と同様の作用効果が得られる。 [Example 2]
Next, the molding die of Example 2 shown in Figure 18 differs from Example 1 only in that the ventilation grooves 13 of the backup die 10 are three linear ventilation grooves 13 extending in a direction intersecting the direction of the creases 6 (see Figure 10), but the rest is the same as in Example 1. Each ventilation groove 13 communicates with each ventilation hole 15. This ventilation groove 13 also communicates with all the vacuum suction holes 5 via the creases 6, as in Figure 6(c). Therefore, the same effects as those of Example 1 can be obtained with Example 2.

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の要旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。
（１）通気溝１３と受け面１４はシェル本体部３の裏面に形成してもよい。この場合、バックアップ型１０の表面には通気溝と受け面を形成しないことが好ましい。
（２）筋目６と突条７は、バックアップ型１０の受け面１４に形成してもよい。この場合、シェル本体部３の裏面には筋目と突条を形成しないことが好ましい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied by making appropriate modifications without departing from the spirit of the invention, for example, as described below.
(1) The ventilation groove 13 and the receiving surface 14 may be formed on the back surface of the shell body 3. In this case, it is preferable not to form the ventilation groove and the receiving surface on the front surface of the backup mold 10.
(2) The grooves 6 and the ridges 7 may be formed on the receiving surface 14 of the backup mold 10. In this case, it is preferable not to form the grooves and the ridges on the rear surface of the shell body 3.

１ 成形用金型
２ 溶射シェル型
３ シェル本体部
４ フランジ部
５ 真空吸引孔
６ 筋目
７ 突条
８ 革シボ凹凸模様
１０ バックアップ型
１３ 通気溝
１４ 受け面
１５ 通気穴
２０ ワーカブル樹脂
２１ 切削工具
２２ モデル基体
２３ 模様シート
２４ モデル
２５ シリコン反転型
２６ マンドレル
２８ 三次元測定器
３０ 産業用ロボット
３１ 溶射装置
３２ 厚盛溶射シェル型
３３ 切削工具
３４ レーザー加工機
３５ 下穴
３７ アルミニウム合金塊
３８ 切削工具
３９ ネジ
４０ 樹脂シート
Ｄ１ 成形品三次元形状データ
Ｄ２ Ｄ１をシボ付シートの厚さ分だけ小さくオフセットしたＣＡＭデータ
Ｄ３ マンドレル三次元測定データ
Ｄ４ Ｄ３を３ｍｍだけ大きくオフセットしたＣＡＭデータ
Ｄ５ Ｄ１を３ｍｍだけ大きくオフセットしたＣＡＭデータ REFERENCE SIGNS LIST 1 Molding die 2 Thermally sprayed shell mold 3 Shell body 4 Flange 5 Vacuum suction hole 6 Crease 7 Ridge 8 Leather grain uneven pattern 10 Backup mold 13 Ventilation groove 14 Receiving surface 15 Ventilation hole 20 Workable resin 21 Cutting tool 22 Model base 23 Pattern sheet 24 Model 25 Silicon inverted mold 26 Mandrel 28 3D measuring device 30 Industrial robot 31 Thermal spraying device 32 Thickly sprayed shell mold 33 Cutting tool 34 Laser processing machine 35 Pilot hole 37 Aluminum alloy block 38 Cutting tool 39 Screw 40 Resin sheet D1 3D shape data of molded product D2 CAM data obtained by offsetting D1 by the thickness of the grained sheet D3 3D measurement data of mandrel D4 CAM data with D3 offset by 3 mm D5 CAM data with D1 offset by 3 mm

Claims (2)

マンドレルを作製するステップと、
マンドレルの三次元形状を測定してマンドレル三次元測定データを作成するステップと、
マンドレルに接した状態のシェル型を溶射又は電鋳により作製するステップと、
シェル型の裏面をマンドレル三次元測定データにより切削するステップと
を含むシェル型の作製方法。 Creating a mandrel;
Measuring a three-dimensional shape of the mandrel to generate mandrel three-dimensional measurement data;
preparing a shell mold by thermal spraying or electroforming in contact with a mandrel;
and cutting the rear surface of the shell mold based on the three-dimensional measurement data of the mandrel. 作製したシェル型の裏面の所定位置にレーザー光を照射することによりシェル型を貫通した真空吸引孔を形成するステップを含む請求項１記載のシェル型の作製方法。 The method for producing a shell mold according to claim 1, further comprising the step of forming a vacuum suction hole penetrating the shell mold by irradiating a laser beam to a predetermined position on the rear surface of the produced shell mold.

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