JP3502491B2 - 金型およびその製造方法 - Google Patents

金型およびその製造方法

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JP3502491B2
JP3502491B2 JP32491595A JP32491595A JP3502491B2 JP 3502491 B2 JP3502491 B2 JP 3502491B2 JP 32491595 A JP32491595 A JP 32491595A JP 32491595 A JP32491595 A JP 32491595A JP 3502491 B2 JP3502491 B2 JP 3502491B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造、プレス加工
等に用いられる金型およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、金型を製造する際、予めその粗形
状を得るために、先ず、鋳造や肉盛溶接、無垢の素材の
切り出し等の工程に付し、次いで、荒削り、中仕上げ、
熱処理、仕上げ、磨き等の工程を経て、完成品としての
金型を得ていた。
【0003】このような一体的な構造の金型に代えて、
特開昭59−35848号公報に開示されているよう
に、外枠の内部に隙間なく線材を配設し、該線材をその
軸線方向に変位させてその先端で所望の形状のキャビテ
ィを形成した金型が提案されている。さらにまた、特公
昭48−30530号公報に開示されているように、鋳
型の背面に線材を隙間なく配置し、溶融金属、すなわち
溶湯を導入して前記線材を融着させ、鋳造用金型とする
ものも提案されている。これらの公報に開示されている
発明によれば、前述の一体的な構造の金型に比べて、製
造時間が短く、製造コストの低廉な金型を得ることが可
能になるとしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
前者の従来技術に係る金型では、機械加工や熱処理等、
製造に多大な時間を要し、しかも、例えば、車体成形用
金型のような大きな金型の場合、熱処理では大がかりな
設備を必要とするため、製造コストが高騰する等の不都
合が存在している。
【0005】また、この種の金型で合成樹脂の射出成形
を行う場合、素材が射出ゲートからキャビティに流入し
たとき、該素材の先端部の温度が低下して流動不良が発
生し、ウエルドと呼ばれる凝固絞りや欠肉部が発生する
懸念があった。そこで、素材の流動性を向上させるため
に素材の温度を高くすると、冷却に時間がかかり、生産
効率が低下するという問題があった。
【0006】さらに、この金型で鉄を鋳造する場合、溶
湯の温度が高いため、金型を形成する材料として熱伝導
率の高いクロム銅が多く使用されている。このため、溶
湯の温度が早く低下し、成形品の表面が硬く、しかも脆
くなり、焼き戻し工程が必要となる難点があった。さら
にまた、高温の溶湯がランナ部等を侵蝕し、金型の寿命
が短くなるという不都合も指摘されている。
【0007】一方、後者の従来技術に係る金型では、細
い線材を使用してキャビティの形状精度を向上させる
と、金型を製造する際、線材同士が絡み合い、該線材を
外枠の内部に所定の方向にそろえて配置することが困難
となる。また、キャビティを形成するために元型を押圧
し、線材をその軸線方向に摺動させようとすると、線材
が屈曲したり変形したりするおそれや、線材同士の摺動
抵抗が増加して元型を損傷させたり、正確な形状をトレ
ースすることができない等、種々の難点が指摘されてい
る。このような問題を解決すべく線材を太くすると、キ
ャビティの形状精度が低下し、金型に機械加工を施す必
要があり、また、各線材を摺動させるために必要な力が
大きくなるため、大きなプレス装置が必要となるという
問題があった。
【0008】本発明は前記の種々の不都合を克服するた
めになされたものであり、線材が屈曲したり変形するこ
となく形状精度を向上させることが可能で、機械加工や
大きなプレス機を不要とし、金型の製造コストを低廉化
することができ、合成樹脂の射出成形の場合、素材の温
度を高くすることなく、凝固絞りや欠肉部が発生する懸
念を払拭し、鉄系素材の鋳造の場合、成形品に焼き戻し
を施す必要のない、しかも耐久性の高い金型およびその
製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、枠部材と、前記枠部材の内部に配置さ
れ、長尺状に形成された線材が所定本数束ねられて形成
された線材束と 記線材束を構成する少なくとも一部
の前記線材をその軸線方向に変位させることで、前記
材の端部側に形成される所定形状のキャビティと、
融合金または樹脂材からなり、前記線材束の他端部側に
被着させることで前記各線材を固定する固定部と、 を備
ることを特徴とする。
【0010】本発明によれば、金型を製造する際、先
ず、複数の線材を束ねて線材束を形成する。次に、前記
線材束を複数枠部材の内部に配設する。そして、前記線
材をその軸線方向に変位させると、前記線材の一端部に
よりキャビティを形成することができる。次いで、前記
線材の他端部側に易融合金または樹脂材を被着させて固
定部を形成することにより、前記各線材が固定されて
型が得られる。
【0011】この場合、前記線材束は、前記線材を紙ま
たは樹脂のシートにより覆うことで、容易に形成するこ
とができ、好適である。
【0012】また、この場合、前記線材には複数の太さ
の種類があり、この複数の異なる太さの線材を組み合わ
せて前記枠部材の内部に配置すると、強い応力が加わる
箇所には太い線材を、高い精度が必要な箇所には細い線
材を配置することができ、一層精密に金型の成形面が形
成され、好適である。
【0013】また、本発明は、長尺状の線材に潤滑剤を
塗布する工程と、前記線材を所定本数束ねて線材束を形
成する工程と、前記線材束を枠部材の内部に配置する工
程と、前記線材を該線材の軸線方向に摺動させて所定形
状のキャビティを画成する工程と、前記キャビティを画
成する線材を位置決め固定する工程と 有することを
特徴とする。
【0014】本発明によれば、線材は一旦線材束として
束ねられ、この線材束が枠部材の内部に配設されるた
め、線材を容易に且つ隙間なく配置することができる。
また、この線材には潤滑剤が塗布されており、該線材を
軸線方向に摺動させることによりキャビティを容易に画
成することができる。
【0015】また、この場合、前記線材束を形成する工
程が、紙または樹脂のシートで前記線材を覆う工程であ
ると、線材束の取り扱いが容易となり、好適である。
【0016】さらに、この場合、前記シートを加熱して
炭化させると、線材束と隣接する線材束の間に隙間がで
き、線材が熱膨張したときに金型や線材を破損する懸念
がなく、好適である。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明に係る金型およびその製造
方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参
照しながら以下詳細に説明する。
【0018】図1の参照符号10は、第1の実施の形態
に係る鋳造用金型を示す。この金型10は下型12と、
該下型12に対して、図において、上下動自在な上型1
4とを備え、該下型12と上型14は夫々室16a、1
6bが画成された容器18a、18bと、S50Cの浸
炭材の如き材料で厚さ20mmに形成され、前記容器1
8a、18bに固着された枠部材20a、20bと、該
枠部材20a、20bの内部に隙間なく配設される複数
の線材束22とで構成される。
【0019】前記線材束22は、図2に示すように、長
尺状に形成された線材24が所定本数束ねられたもので
あり、横断面正四角形に形成される。勿論、この場合、
線材束22は前記のように横断面正四角形に限定される
ものではなく、正六角形、正三角形、長方形等、適宜の
多角形状を選択するか、これらの組み合わせであっても
よい。前記線材束22はシート材26で包まれ、その形
状を維持している。前記シート材26は線材24を束ね
ておくだけのものであるので、その材質は特に限定され
るものではなく、紙、合成樹脂等の素材、例えば、ナイ
ロンフィルム、パラフィン、ハトロン紙等で形成され
る。
【0020】前記線材24は、冷間ダイス鋼、熱間ダイ
ス鋼、炭素鋼、合金鋼、銅合金のいずれか一種の材料、
例えば、SKD、SKH、SC、SCM、SNCM、ク
ロム銅等で押出成形、あるいは引抜成形等で得られる。
これらの材料は所定の長さに形成され、熱処理が施され
て強度、硬度を向上させたものである。この線材24と
して、ニッケル合金、コバルト合金等の超合金を用いる
こともできる。前記線材24は横断面正四角形状に形成
される。勿論、線材24自体の断面形状も正四角形に限
定されるものではなく、正六角形、正三角形、長方形
等、適宜の多角形状を選択するか、これらの組み合わせ
であってもよい。当該線材24は、例えば、外接円径が
0.3mm、1mm、2mm、5mm、10mm、20
mmの6種類が用意される。
【0021】これらの線材24が所定本数束ねられて線
材束22を形成する。例えば、外接円径5mmの線材2
4は16本で1組の外接円径20mmの線材束22を構
成する。また、図3に示すように、外接円径の異なる複
数種類の線材24を組み合わせて1つの線材束22を形
成しても良い。
【0022】前記線材24を、図1に示すように、その
軸線方向に変位させて該線材24の一端部が所定形状の
面を形成することにより下型12側にキャビティ28
a、上型14側にキャビティ28bが画成される。勿
論、前記キャビティ28a、28bが両者相俟って単一
のキャビティ28が画成されることは言うまでもない。
【0023】前記線材24の前記キャビティ28a、2
8bと反対側の面には、該線材24の他端部が前記キャ
ビティ28a、28bの形状に対応して突出している。
そこで、この金型10の使用時に当該線材24がその軸
線方向に摺動して該キャビティ28a、28bの形状に
変化が生じないように、融点が50℃〜250℃までの
鉛、錫、ビスマス、カドミウムを主成分とする易融合
金、または、ビニル、アクリル、フェノール、ポリプロ
ピレン、エポキシ、シリコン等の如き樹脂材により曲面
状の固定部30a、30bが形成される。すなわち、前
記固定部30a、30bによって、複数の線材24の他
端部が保持される。
【0024】前記枠部材20a、20bが固着される容
器18a、18bに画成された室16a、16bには、
水の導入管路32a、32bと、該水の排出管路34
a、34bが連通し、該導入管路32a、32b、排出
管路34a、34bには夫々バルブ36a〜36dが設
けられる。前記導入管路32a、32bは図示しない水
供給源に連通し、前記排出管路34a、34bは図示し
ない排水タンクに連通する。
【0025】また、上型14には、容器18a、18b
の外部からキャビティ28bに連通する射出ゲート38
が設けられる。
【0026】次に、本発明の第1の実施の形態に係る鋳
造用金型10の製造方法について説明する。なお、下型
12と上型14は同一の製造方法によって形成されるの
で、ここでは下型12についてのみ説明し、上型14の
製造方法については説明を省略する。
【0027】先ず、線材束22を形成する。この方法
は、図4Aに示すように、基台39の上部に固着された
枠体40の内部形状に沿ってシート材26を敷く。次
に、図4Bに示すように、シート材26の内部に線材2
4を密接的に配置する。このとき、線材24には潤滑剤
を塗布しておく。この潤滑剤は、潤滑性と分子間力があ
ればよく、アルコール、菜種油、エンジンオイル等、様
々なものが使用可能である。これらは、金型10の使用
目的、使用環境、使用条件、金型10の大きさ、強度等
を考慮して選定される。また、潤滑剤に粘性の高い潤滑
油等を使用すると、線材24を整列させ易く、形状を保
持することも容易である。所定の厚さまで前記線材24
を積層した後、図4Cに示すように、シート材26で該
線材24を包み込むことにより、線材束22が得られ
る。
【0028】次に、図2、図5に示すように、前記線材
束22を枠部材20aに配設する。このとき、鋳造の際
の応力が大きく加わる個所には外接円径の大きい線材2
4aで形成された線材束22aを配置し、キャビティ2
8aの段部に相当する位置のように高い形状精度が必要
な個所には外接円径の小さい線材24bで形成された線
材束22bを配置する等、線材束22を線材24の外接
円径の大きさに応じて適宜配置する。
【0029】次に、図6に示すように、前記線材24に
よって画成されるキャビティ28aとなる面にモデルと
なる木、石膏等で形成された元型42を図示しないプレ
ス機等で押圧すると、該元型42の凹凸形状に沿って線
材24は相対的に摺動して該線材24の一端部が元型4
2の雄雌形状に対応した雌雄形状を形成し、キャビティ
28aが画成される。このとき、応力の加わる個所は太
い線材24aで形成されているため、線材24aが屈曲
したり変形する懸念がなく、また、前記潤滑剤によって
線材24a同士の摺動抵抗は弱く、元型42を損傷させ
ることもない。
【0030】次いで、固定部30aを形成する。この固
定部30aは、図7に示す線材固定用金型44を使用し
て形成される。この線材固定用金型44では曲面状にキ
ャビティ46が画成され、該キャビティ46と連通して
易融合金または樹脂材が導入される溝部48が画成され
ている。この線材固定用金型44に、前記線材束22が
配置され、キャビティ28aが画成された枠部材20a
を載置し、前記溝部48から加熱溶融した易融合金また
は樹脂材を導入すると、前記キャビティ46に易融合金
または樹脂材が充填されるに至る。次いで、易融合金ま
たは樹脂材を冷却すると、易融合金または樹脂材が固化
して線材24の一端部が固定される。溝部48で固化さ
れた易融合金または樹脂材は機械加工により切断されて
固定部30aが形成される。
【0031】このとき、例えば、線材24がクロム銅で
形成されている場合、このクロム銅は300℃程度に加
熱され、さらに冷却すると、焼鈍の作用が働いて硬度、
強度ともに減少する。また、線材24がSKD−1、S
KD−11等で形成されている場合も夫々300℃、6
00℃程度で硬度が約半分に低下してしまい、該線材2
4の変形、物性の変化が著しく、この鋳造用金型10を
使用することができなくなる。従って、線材24の硬
度、強度が低下しない程度の低い作業温度で溶融する易
融合金、樹脂材を使用して線材24を固定する。
【0032】この枠部材20aを容器18aに固着して
下型12が製造される。
【0033】このようにして製造された金型10に、図
示しない加熱手段を用いて線材束22を加熱し、前記シ
ート材26を炭化させる。これによって、図8に示すよ
うに、線材束22と隣接する線材束22と間に間隙52
が画成される。この間隙52は熱膨張補償代となり、鋳
造の際、溶湯の温度で線材24が熱膨張したとき、前記
間隙52が狭くなることによって熱膨張の応力を逃が
し、金型10や線材24が破損することを防止すること
ができる。また、この金型10で予備鋳造を行い、高温
の溶湯の熱により前記シート材26を炭化させてもよ
い。
【0034】第1の実施の形態に係る鋳造用金型10は
以上のように製造されるものであり、次に、該鋳造用金
型10の動作について説明する。
【0035】下型12と上型14を、図1に示すよう
に、キャビティ28a、28bの面を合わせて載置す
る。バルブ36a、36bを開くと、容器18a、18
bに画成された室16a、16bの内部に図示しない水
供給源から水が充填される。容器18a、18bの内部
が水で満たされた後、バルブ36a、36bを閉じる。
【0036】以上のような準備段階を経て、溶湯を射出
ゲート38から前記キャビティ28a、28bに導入す
る。このとき、溶湯は高温であるため、線材24の一端
部側が加熱され、さらに、固定部30a、30bの易融
合金または樹脂材を溶融しようとするが、容器18a、
18bの内部の水が線材24の他端部側および固定部3
0a、30bを冷却するため、線材24が焼鈍の作用を
受けることがなく、また、固定部30a、30bが溶け
て線材24が摺動し、キャビティ28a、28bが変形
する懸念もない。また、線材24が溶湯により加熱され
て膨張しても、線材束22と隣接する線材束22との間
隙52が狭くなることで線材24が膨張するときの応力
を逃がすことができるため、該線材24や金型10の破
損を防止することができる(図8参照)。
【0037】溶湯が冷却されて固化した後、上型14を
下型12に対して離間する方向に変位させてキャビティ
28a、28bから成形品を得る。
【0038】この鋳造用金型10が不要となった場合、
固定部30a、30bを適宜の手段を用いて加熱して易
融合金または樹脂材を溶融し、線材24を取り外せばよ
い。一方、磨耗等により損傷した線材24を交換して金
型10を前述の製造方法により製造すれば、再び使用に
供することができる。
【0039】本実施の形態では、室16a、16bに導
入される圧力流体は水であったが、水の代わりに油を用
いてもよい。
【0040】次に、第2の実施の形態について説明す
る。図9は、本発明の第2の実施の形態に係るプレス加
工用金型60を示す。
【0041】以下、第1の実施の形態の鋳造用金型10
と異なる個所について詳細に説明し、第1の実施の形態
と同一の構成要素については同一の参照符号を付してそ
の詳細な説明を省略する。
【0042】この金型60の下型12には線材24が図
の下方に摺動して雌型を構成するキャビティ62aが画
成され、上型14には線材24が前記下型12のキャビ
ティ62aの内部に進入するように摺動して雄型を構成
するキャビティ62bが形成される。
【0043】この金型60に使用される線材束22は、
第1の実施の形態と異なり、枠部材20a、20bの内
部に前記線材束22を配置する際、図2に示すシート材
26を取り除く。これは、プレス加工では金型60は常
温で使用されるため、線材24は熱膨張することがな
い。このため、シート材26があると、線材束22と隣
接する線材束22との間に隙間が空き、プレス加工の際
の応力が良好に分散せず、局所に応力が集中し、線材2
4が損傷する懸念がある。このため、シート材26を取
り除いて線材束22を枠部材20a、20bに隙間なく
配置する。
【0044】次に、以上のように構成されるプレス加工
用金型60の動作について説明する。
【0045】下型12のキャビティ62aに金属板の如
き素材を載置する。プレス加工装置を付勢すると、上型
14の下降作用下に前記素材が押圧され、この素材はキ
ャビティ62a、62bの面に沿って塑性変形する。こ
のとき、線材24にかかる圧力は該線材24を変位さ
せ、キャビティ62a、62bを変形させようとする
が、線材24は固定部30a、30bを介して容器18
a、18b内部の水によって支持され、変位は阻止され
る。
【0046】上型14を上昇させると、プレス加工が施
された成形品を得ることができる。
【0047】次に、第3の実施の形態に係る射出成型用
金型90について説明する。
【0048】第3の実施の形態で成形される部材66
は、図10に示すように、ポリカーボネイトの如き材料
で長尺の板状に形成される。この部材66の一端側の第
1の板状部68には、図において上方に湾曲形成された
湾曲部70が設けられ、また、該第1板状部68の縁部
にはテーパ部72を有する半円形の切欠部74が画成さ
れる。前記第1板状部68の一辺側には段部76を介し
て第2の板状部78が形成され、該第2板状部78の縁
部には半円形の切欠部80、略四角形状の凹部82が画
成される。さらに、前記第2板状部78の一端側の隅角
部には下方に突出した突部84a、84bが形成され
る。
【0049】次に、この部材66を製造するための射出
成形用金型90について説明する。なお、第1、第2の
実施の形態と同一の構成要素については同一の参照符号
を付してその詳細な説明を省略する。
【0050】この射出成形用金型90は、図11に示す
ように、第1の側型92と、該第1側型92に対して相
対的に変位可能な第2の側型94とで構成され、第1側
型92、第2側型94に配設された線材24をその軸線
方向に変位させて前記部材66の雄雌形状に対応した雌
雄形状のキャビティ96が画成される。前記キャビティ
96の上方には該キャビティ96に連通する通路98が
画成され、該通路98は前記第1側型92、第2側型9
4の合わせ面に設けられた射出ゲート100に連通す
る。
【0051】次いで、この射出成形用金型90に使用さ
れる線材24c〜24gについて説明する。これらの線
材24c〜24gは、クロム銅、低炭素鋼、アルミニウ
ム合金、SUS304、IN100の如き素材で形成さ
れる。夫々の素材で形成された線材24c〜24gの比
熱、熱伝導率を表1に示す。
【0052】
【表1】
【0053】前記線材24c〜24gを束ねて線材束2
2を形成する。勿論、一つの線材束22に複数の素材の
線材24c〜24gを配置しても良い。そして、図12
に示すように、その熱的性質に対応して枠部材20a、
20bの内部に適宣配置する。例えば、通路98には比
熱が低く、熱伝導率が高いクロム銅の線材24cを、広
い面積を有する第1板状部68に対応するキャビティ9
6の壁部には熱伝導率の低い低炭素鋼の線材24dを、
前記第2板状部78に対応する壁部にはさらに熱伝導率
の低いSUS304の線材24fを夫々配置する。ま
た、複雑な形状の湾曲部70に対応する壁部には比熱の
高いアルミニウム合金からなる線材24eを配置し、突
部84a、84bに対応する壁部には最も熱伝導率の低
いIN100からなる線材24gを配置する。なお、キ
ャビティ96を構成しない線材24、すなわち、第1側
型92と第2側型94の合わせ面には、機械的強度の高
いSCMからなる線材24を配置する。
【0054】第3の実施の形態に係る射出成形用金型9
0は以上のように製造されるものであり、次に、該射出
成形用金型90の動作について説明する。
【0055】150℃で溶融したポリカーボネートの如
き素材を、射出ゲート100からキャビティ96に導入
する(図11参照)。素材は、通路98、キャビティ9
6を構成する壁部に接触しながら流動し、キャビティ9
6の内部に充填される。このとき、素材は通路98で
は、図12に示すように、熱伝導率の大きいクロム銅で
形成された線材24cに接触しているため、温度の低下
が大きいが、一方、素材が通路98から離間するに従っ
て熱伝導率の小さい材料で形成された線材24d〜20
gに接触するため、素材の温度の低下が抑制される。こ
のため、素材は流動性を保った状態でキャビティ96の
隅々まで充填される。従って、素材をキャビティ96に
導入する際、溶融されている素材の温度を高くする必要
がない。
【0056】前記素材がキャビティ96に充填されたと
き、該素材は射出ゲート100の近傍では温度が高く、
該射出ゲート100から離間するに従って温度が低くな
っている。このように温度にむらがある素材は線材24
に接触して冷却され、温度が低下するが、線材24c〜
24gの熱的性質により、温度の低下する速さがその位
置によって異なる。例えば、通路98では素材の温度は
高いが、比熱が小さく熱伝導率が大きいクロム銅の線材
24に接しているため、温度が急低下する。一方、突部
84a、84bに対応する位置では、素材の温度が低い
が、この突部84a、84bに対応する壁部に配設され
ている線材24gは熱伝導率が低いIN100で形成さ
れているため、温度の低下が抑制される。このように素
材の温度が高い位置では冷却速度が速いため、素材が短
時間で固化され、成形時間が長くなる懸念がない。
【0057】以上のように、線材24c〜24gの熱的
性質を利用して素材の温度低下を制御しているため、流
動不良が発生する懸念がなく、品質の高い部材66を製
造することが可能となる。
【0058】次に、第4の実施の形態に係る鉄鋳造用金
型110について説明する。
【0059】第4の実施の形態で成形される部材104
は、図13に示すように、直径約40mmの軸部106
に複数の円盤状の板部108a〜108eが一体的に形
成される。前記板部108a〜108eは直径が夫々約
90mm、60mm、70mm、60mm、70mm
で、厚さが夫々20mmである。前記板部108a、1
08c、108eの外周は堅さがHRc52以上、板部
108b、108dの外周は堅さがHRc27以下に形
成される。また、前記軸部106の外周は堅さがHRc
27以下である。
【0060】図14に、第4の実施の形態に係る鉄鋳造
用金型110を示す。該鉄鋳造用金型110は前記部材
104を2個同時に成形する2個取りの金型である。こ
の鉄鋳造用金型110は、第1の側型112と、第1側
型112に対して相対的に変位自在な第2の側型114
とを備える。なお、第1側型112と第2側型114と
は同一の構成であるので、ここでは第1側型112につ
いて説明し、第2側型114についてはその詳細な説明
を省略する。
【0061】前記第1側型112の上部には下方に向け
て縮径する湯口116が設けられ、該湯口116に連通
して下方にランナ118が画成される。該ランナ118
の下端部には滓溜120が形成され、該滓溜120の近
傍から前記ランナ118と直交する方向に延在する湯道
122a、122bが画成される。前記湯道122a、
122bにはフィルタ部124a、124bが設けら
れ、該フィルタ部124a、124bは溶湯に含まれる
不純物の除去作用を営む。前記湯道122a、122b
の端部近傍から上方に向けて通路126a、126bが
画成され、該通路126a、126bは前記部材104
の雄雌形状に対応した雌雄形状に形成されたキャビティ
128a、128bに連通する。該キャビティ128
a、128bは前記板部108a〜108eの雄雌形状
に対応する雌雄形状の壁部130a〜130eと、軸部
106に対応する壁部130fで構成される。前記キャ
ビティ128a、128bの上方には押湯部132a、
132bが画成され、該押湯部132a、132bの上
方から外部に連通する空気抜き孔134a、134bが
画成される。
【0062】図15に、前記鉄鋳造用金型110に使用
される線材136を示す。この線材136は、クロム銅
の如き材料で断面六角形状に形成され、外接円径5m
m、10mm、20mmのものが用意される。この線材
136にはヒータ内蔵線材136a、熱電対内蔵線材1
36b、水冷用線材136cがあり、夫々の線材136
a〜136cはその長手方向に沿って孔部138が画成
され、該孔部138の一端側は開口し、他端側は前記線
材136a〜136cの端部から20mmの位置で閉塞
している。ヒータ内蔵線材136aの孔部138には前
記孔部138の直径より若干小さい直径の円柱状に形成
された加熱手段であるヒータ140が挿入され、熱電対
内蔵線材136bには同様に円柱状に形成された熱電対
142が挿入される。前記ヒータ140、熱電対142
には導線144が接続されている。該導線144は図示
しない制御装置に接続され、該制御装置は熱電対142
で測定された線材136の温度に応じてヒータ140を
付勢し、線材136を所定の温度に制御する。前記ヒー
タ内蔵線材136a、熱電対内蔵線材136bの孔部1
38には充填材146を充填し、冷却水が浸入すること
を防止するように構成しても良い。
【0063】これらの線材136a〜136cを束ねて
線材束148を形成し、該線材束148は前記鉄鋳造用
金型110に適宣配置される(図13、図16参照)。
部材104の板部108a、108c、108eに対応
する壁部130a、130c、130eには水冷用線材
136cで形成された線材束148を配置し、板部10
8b、108dおよび軸部106に対応する壁部130
b、130d、130fにはヒータ内蔵線材136aと
熱電対内蔵線材136bとが一定の割合で混在して束ね
られた線材束148が配置される。湯口116、ランナ
118、湯道122a、122b、押湯部132a、1
32b、空気抜き孔134a、134bには水冷用線材
136cで形成された線材束148が配置される。固定
部30a、30bには複数の孔部150が画成され、該
孔部150を通して前記水冷用線材136cの孔部13
8は室16a、16bに連通する。従って、前記室16
a、16bの内部に充填された水は孔部138に導入さ
れ、水冷用線材136cは該水によって冷却される。こ
の場合、前記孔部138には図示しない冷却水供給源が
連通し、該冷却水供給源を付勢することにより、冷却水
を前記孔部138に導入して、線材136を冷却するよ
うに構成してもよい。
【0064】前記鉄鋳造用金型110は以上のように構
成されるものであり、次に、該鉄鋳造用金型110の動
作について説明する。
【0065】先ず、図示しない制御装置によりヒータ1
40を付勢し、ヒータ内蔵線材136aが配置されたキ
ャビティ128a、128bの壁部を所定の温度に上昇
させておく。
【0066】次に、鉄鋳造用金型110にクロム1.5
%のFC250相当を1400℃で溶融した溶湯を湯口
116から導入する。溶湯はランナ118、湯道122
a、122bを通ってキャビティ128a、128bに
充填され、押湯部132a、132bに至る。そして溶
湯が冷却されて固化し、部材104が得られる。このと
き、水冷用線材136cが配設されているキャビティ1
28a、128bの壁部130a、130c、130e
では溶湯の表面が急激に冷却されて硬度が高くなり、ヒ
ータ内蔵線材136a、熱電対内蔵線材136bが配設
されているキャビティ128a、128bの壁部130
b、130d、130fでは冷却速度が遅く、硬度が低
くなる。鋳造された部材104は、板部108a、10
8c、108eの硬度がHRc53〜54、板部108
b、108dの硬度がHRc23〜24であり、従来、
成形後に高周波焼き戻し等を施すことにより得ていた板
部108b、108dの硬度HRc37よりも大幅に低
い値を得ることが可能である。
【0067】以上のように、この鉄鋳造用金型110に
よれば、所定の位置に所望の硬度を有する成形品を得る
ことが可能である。
【0068】また、ランナ118を構成する線材136
は冷却水で冷却されているため、溶湯による侵蝕を防止
することができ、鉄鋳造用金型110の耐久性が著しく
向上する。
【0069】
【発明の効果】本発明に係る金型およびその製造方法に
よれば、以下のような効果ならびに利点が得られる。
【0070】線材を所定本数束ねて線材束を形成し、該
線材束を金型に配置するため、金型に外接円径の細い線
材と太い線材を容易に適宣配置することができ、線材が
屈曲したり変形することなく形状精度を向上させること
が可能となる。また、機械加工や大きなプレス機が不要
となり、金型の製造コストを低廉化することができる。
【0071】さらに、合成樹脂の射出成形の場合、素材
の温度を高くすることなく、凝固絞りや欠肉部が発生す
る懸念を払拭することができ、鉄素材の鋳造の場合、成
形品に焼き戻しを施す必要がなく、且つ耐久性の高い金
型が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る鋳造用金型を
示す概略縦断面図である。
【図2】図1の鋳造用金型を構成する線材束を示す斜視
説明図である。
【図3】図1の鋳造用金型を構成する線材束を示す平面
図である。
【図4】図1の鋳造用金型を構成する線材束の製造方法
を示し、図4Aは、枠体にシート材を敷いた状態の正面
図、図4Bは、枠体に線材を配置している状態の正面
図、図4Cは、シート材で線材を包んだ状態の正面図で
ある。
【図5】図1の鋳造用金型の製造方法を示し、枠部材に
線材束が配置された状態の概略縦断面図である。
【図6】図1の鋳造用金型の製造方法を示し、キャビテ
ィを画成した状態の概略縦断面図である。
【図7】図1の鋳造用金型の製造方法を示し、線材の他
端部を固定部で固定した状態の概略縦断面図である。
【図8】図1の鋳造用金型を構成する線材束を示す部分
斜視説明図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態に係るプレス加工用
金型を示す概略縦断面図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態に係る射出成形用
金型で製造される部材を示す斜視図である。
【図11】本発明の第3の実施の形態に係る射出成形用
金型を示す概略縦断面図である。
【図12】図11の射出成形用金型を示す一部拡大斜視
図である。
【図13】本発明の第4の実施の形態に係る鉄鋳造用金
型で製造される部材の正面図である。
【図14】本発明の第4の実施の形態に係る鉄鋳造用金
型を示す正面図である。
【図15】図14の鉄鋳造用金型に使用される線材を示
し、図15Aはヒータ内蔵線材、熱電対内蔵線材の概略
断面図、図15Bは冷却用線材の概略断面図である。
【図16】図14の鉄鋳造用金型を示す一部拡大断面図
である。
【符号の説明】 10…鋳造用金型 20a、20b…枠
部材 22、22a、22b、148…線材束 24、24a〜24g、136、136a〜136c…
線材 26…シート材 28、28a、28
b…キャビティ 40…枠体 60…プレス加工用
金型 62a、62b、96、128a、128b…キャビテ
ィ 90…射出成形用金型 110…鉄鋳造用金
型 140…ヒータ 142…熱電対

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】枠部材と、 前記枠部材の内部に配置され、長尺状に形成された線材
    が所定本数束ねられて形成された線材束と 記線材束を構成する少なくとも一部の前記線材をその
    軸線方向に変位させることで、前記線材の端部側に形
    成される所定形状のキャビティと、 易融合金または樹脂材からなり、前記線材束の他端部側
    に被着させることで前記各線材を固定する固定部と、 を備え ることを特徴とする金型。
  2. 【請求項2】請求項1記載の金型において、 前記線材束は、前記線材を紙または樹脂のシートにより
    覆うことで形成されることを特徴とする金型。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の金型において、 前記線材には複数の太さの種類があり、この複数の異な
    る太さの線材を組み合わせて前記枠部材の内部に配置す
    ることを特徴とする金型。
  4. 【請求項4】請求項1記載の金型において、 前記線材束の前記他端部側には、前記固定部を介して圧
    力流体が充填される容器が配置されることを特徴とする
    金型。
  5. 【請求項5】長尺状の線材に潤滑剤を塗布する工程と、 前記線材を所定本数束ねて線材束を形成する工程と、 前記線材束を枠部材の内部に配置する工程と、 前記線材を該線材の軸線方向に摺動させて所定形状のキ
    ャビティを画成する工程と、 前記キャビティを画成する線材を位置決め固定する工程
    有することを特徴とする金型の製造方法。
  6. 【請求項6】請求項記載の金型の製造方法において、 前記線材束を形成する工程は、紙または樹脂のシートで
    前記線材を覆う工程であることを特徴とする金型の製造
    方法。
  7. 【請求項7】請求項または記載の金型の製造方法に
    おいて、 前記シートを加熱して炭化させることを特徴とする金型
    の製造方法。
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