JPS632699B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野） 本発明はダイカスト鋳造、射出成形或いはプレ
ス成形等に用いる金型の製造方法のうち、特にフ
ルモールド法を改良したものに関する。 （従来技術とその問題点） 従来から金型を製造するにあたつては、Cr―
Mo鋼或いはS50Cなどのブロツクを機械加工によ
り所定の金型形状近くまで切削し、しかる後加工
の困難な形状は放電加工等を施し最終的に手仕上
で金型を得るようにしている。 斯る従来方法は、機械加工に要する時間が大
で、更に機械加工後に面倒な手仕上げの工程が必
要となる。このため金型の形状部を直接精密鋳造
で製作するシヨープロ、ユニキヤスト等の方法が
一部で採用されている。 しかしながら精密鋳造によつて直接金型を製作
するには、先ず精密な模型を用意しなければなら
ず、この作業に時間と費用がかかり、また金型自
体が大型で複数形状の場合には寸法精度が悪くな
り後の修正工程に手間がかかり、更に精密鋳造の
場合には鋳造の際、表面がそのまま金型の表面と
なるため、鋳造欠陥の発生に細心の注意を払わな
ければならない等の問題がある。 一方模型の製作を容易に行え、生産性に優れた
金型の製造法としてフルモールド法が知られてい
るが、このフルモールド法は発泡スチロールにて
金型模型を製作し、この模型を枠内にセツトして
鋳物砂等を充填し、鋳型を製作しこの鋳型に溶湯
を注入することにより溶湯の熱で該発泡スチロー
ルを気化消失せしめ、この消失した部分に溶湯が
充満し、前記模型と同一形状の金型を得るもので
ある。しかしながらフルモールド法の場合発泡ス
チロールによる成形体は型内に樹脂粒子が膨張し
互いに融着結合して形成されるものであるから発
泡粒子との間に小隙が形成される為、模型表面に
凹凸が生じ易く滑らかな表面が得られない。又消
失方法を簡素化するため高倍率の発泡粒子を使う
と粒界が粗いため寸法精度も低く複雑形状品を成
形することが困難である。 そこで発泡スチロールを機械加工することが考
えられるが、加工された部分はむしれ、ささくれ
等の傷がつき、表面が荒れるため表面仕上げが必
要になるとともに微細な形状を出すことが困難で
ある。 このため、発泡スチロールで金型模型を製作す
る際に、鋳造して得られる金型の加工代を見込ん
だ分だけ金型模型を大きく製作すれば良いのであ
るが、ブロツク状の発泡スチロールを機械加工す
る際に所定の加工代を残すことは極めて困難であ
る。 （発明の目的） 本発明は上述した従来のフルモールド法におけ
る問題点を改善すべく成したものであり、その目
的とする処は、加工代等の設定が極めて容易で後
加工がし易く、金型とするまでの工程を少なくで
き、且つ種々の金型材料に適用できる金型の製造
方法を提供するにある。 （発明の構成） 上記目的を達成するための本発明の構成は、製
品モデルを発泡金型にセツトするとともに発泡金
型内に１次発泡した発泡樹脂粒子を充填し、次い
で鋳造時の収縮量及び鋳造後の加工代を見込んだ
発泡条件で前記発泡樹脂粒子に２次以降の発泡を
なさしめて発泡樹脂製の金型模型を製作し、この
後、従来のフルモールド法を適用した点にある。 （実施例） 以下に本発明方法の一例を工程順に添付図面に
基づいて説明する。 先ず、第１図に示すように、木型によつて製作
するか、製品図に基づいて製作した試作品１を用
意し、この試作品１のリブ２を削り落すとともに
穴３を埋め、更に基準面加工を施して製品モデル
４を得る。この製品モデル４には、次の発泡工程
に適するように、多数の通気孔又はベントホール
を設けておく。 次いで、第２図に示すように、上方を開口した
金枠５と該開口を塞ぐプレート６とからなる発泡
金型７のプレート６に前記製品モデル４を固定し
た状態で、発泡金型７内に既に１次発泡させた樹
脂粒子８…例えばスチロール粒子を充填する。そ
して、該発泡金型７を第３図に示す如く蒸気缶９
内にセツトする。 ここで、発泡金型７内に充填する１次発泡粒子
８…は、製品モデル４の形状部近傍に充填する１
次発泡粒子８ａ…と、形状部から離れた部分に充
填する１次発泡粒子８ｂ…とに分け、形状部の１
次発泡粒子８ａは形状部から離れた１次発泡粒子
８ｂよりも発泡倍率を小さく設定する。具体例を
挙げれば［表］に示す如く、１次発泡粒子８ａに
ついては30倍、１次発泡粒子８ｂについては65倍
とする。

【表】 このように、製品形状部に１次発泡倍率の低い
細かい発泡樹脂粒子８ａを使用することで、２次
発泡時に製品モデル４が精密に転写され、金型模
型の強度が上がるとともに、金型となる鋳物の鋳
肌の改善が図れ、更に鋳肌に耐火物が残ることに
原因する放電加工時の異常放電を防止することが
できる。尚、同様の目的で、後述の工程で製作さ
れる金型模型の表面にパラフイン等の有機物より
なる塗型剤を塗布することも、金型模型の表面を
平滑にする上で有効である。 更に、１次発泡粒子８…の発泡倍率は、２次発
泡後の金型模型の密度が８〜15Kg／m³となるよう
に調整することが望ましい。これは８Kg／m³以下
では金型模型の強度が不足して鋳型製作時に変形
し、また15Kg／m³以上では鋳造時に気化したガス
等により鋳物に巣などの欠陥が発生し易くなるこ
とによる。特に作業性を考慮した場合には10〜13
Kg／m³とするのが最適である。 次に２次発泡以降の工程について述べる。２次
発泡は、第３図に示す如く、発泡金型７を蒸気缶
９内にセツトした後、蒸気缶９内に加熱蒸気を導
入し、その後蒸気缶９内に冷却水を導入すること
で行う。そして、２次発泡が終了したら更に３次
発泡を行う。ここで、２次発泡及び３次発泡の条
件としては例えば前記［表］に示した範囲とす
る。 ここで、凹形状の金型素材を得る場合には、発
泡金型７のプレート６及び製品モデル４を取り除
き、第４図Ａに示すように３次発泡を行つた際
に、発泡粒子８によつて構成される金型模型１０
全体が膨張し、この膨張量に相当する分だけ、該
金型模型１０を用いて鋳造した金型に取代が形成
される。一方、凸形状の金型を得る場合は、第４
図Ｂに示す如くプレート及び製品モデルを取り除
いて３時発泡せしめことで、前述と同様に取代を
見込んだ金型模型１０′を得る。 また、上記金型模型１０全体の膨張による取代
の量は、［表］に示した条件で行つた場合には第
５図に示す通りである。そこで、後加工である鋳
造時の収縮量、鋳造後の放電加工代或いは仕上げ
加工代等を見込んだ発泡条件を選定し、この条件
にて２次以降の発泡を行うことで、必要とされる
取代の分を見込んだ大きさの金型模型１０を製作
する。尚、鋳造時の収縮量としては20/1000、製
品の伸尺としては5/1000、放電加工代としては１
〜３mm程度を見込むようにする。 以上の如くして製作された金型模型１０を発泡
金型７から払い出し、第６図に示す如く、検査治
具１１で金型模型１０の寸法をチエツクし、ドリ
ル１２等で後加工を行う。 そして、後加工が済んだ金型模型１０を第７図
に示すように鋳型１３にセツトする。鋳型１３は
下型１４と上型１５からなり、下型１４上にセツ
トした金型模型１０のキヤビテイ内には鋳物砂１
６を充填してバツクアツプする。また上方１５に
は湯口１７及び押湯１８が形成される。 このように鋳型１３に金型模型１０をセツトし
た後、高周波炉等で溶解せしめたJIS：SKD６１
相当の溶湯を鋳込む。すると、金型模型１０は溶
湯の熱により気化消失し、第８図に示すような金
型模型１０と同一形状の金型素材１９が鋳造され
る。ここで、具体的な鋳造条件の例を示せば、鋳
込温度を1570℃で鋳込重量を400Kgとする。また
金型材料としては上記のものに限らず、ダイス鋼
から鋳鉄まで幅広く選定し得る。 次いで、第８図に示す如く湯口及び押湯部に相
当する部分に形成された余分な部分２０，２０を
切断除去し、更に金型素材１９のキヤビテイ面に
シヨツトブラスト２１を施し、更にテスター２２
により、後の放電加工等のための通電性テストを
行う。 この後、必要に応じて焼鈍して硬度を下げ、第
９図の如く冷却孔２２、鋳抜ピン孔２３押出しピ
ン孔等を機械加工し、次いで焼入れ、焼鈍を行つ
て所定の硬度例えばダイカスト用金型にあつては
HRC40〜45とする。 次いで第１０図に示す如く、別途NC加工して
得られた放電電極２４を用い金型素材１９に放電
加工を施し、この後サンドブラスト仕上げ、タフ
トライド処理（処理温度570℃、処理時間1.5〜２
時間）等を施して第１１図に示す如き目的の金型
２５を得る。 尚、以上は本発明の実施例の一例を示したもに
であり、本発明は上記した条件例えば金型模型の
２次発泡条件、３次発泡条件、鋳込材料、鋳造温
度等に限定されるものなく、また冷却孔、鋳抜ピ
ン孔等の機械加工が少ない場合には、鋳造直後の
焼鈍を省略し、焼入れ焼戻しの熱処理を先に施し
てもよい。 （発明の効果） 以上に説明したように本発明によれば、発泡ス
チロールを材料として発泡条件を制御することに
より鋳造時の収縮量及び放電加工代を見込んで発
泡成形模型を得るようにしたので、金型模型の製
作が容易で、且つ金型模型表面を滑らかで寸法精
度も高くし得るので、従来の精密鋳造に比べ金型
の製作が容易でしかも放電加工にて最終形状を得
るため金型精度が優れており、金型品質も従来の
金属ブロツクを機械加工したものと同等に近いも
のが得られる等多くの効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は製品モデルの断面図、第２図は製品モ
デルを発泡金型に取付けた状態の正面図、第３図
は発泡金型内に１次発泡粒子を充填した状態の断
面図、第４図Ａ及びＢは３次発泡させた状態の第
３図と同様の断面図、第５図は発泡時間と取代と
の関係を示すグラフ、第６図は金型模型の断面
図、第７図は鋳型に金型模型をセツトした状態の
断面図、第８図は金型素材の断面図、第９図は放
電加工前の金型素材の断面図、第１０図は金型素
材に放電加工を施している状態を示す断面図、第
１１図は金型の断面図である。 尚、図面中１は試作品、４は製品モデル、７は
発泡金型、８，８ａ，８ｂは１次発泡粒子、９は
蒸気缶、１０は金型模型、１９は金型素材、２５
は金型である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 製品モデルを発泡金型にセツトするとともに
   発泡金型内に１次発泡した発泡樹脂粒子を充填
   し、継いで鋳造時の収縮量及び鋳造後の加工代を
   見込んだ発泡条件で前記発泡樹脂粒子に２次以降
   の発泡をなさしめて発泡樹脂製の金型模型を製作
   し、この金型模型のキヤビテイ内に鋳造砂等を充
   填した状態で金型模型を鋳型内にセツトし、この
   鋳型内に溶湯を注入して前記金型模型を気化消失
   せしめて金型模型と同一形状の金型を鋳造し、こ
   の後、鋳造した金型に放電加工及び仕上げ加工等
   の加工を施すことを特徴とする金型の製造方法。 ２ 前記１次発泡粒子を発泡金型に充填する際
   に、製品モデルの形状部近傍には発泡倍率の小さ
   な１次発泡粒子を、製品モデルの形状部から離れ
   た部分には発泡倍率の大きな一次発泡粒子を充填
   するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の金型の製造方法。