JP5861965B2 - サイジング用金型 - Google Patents

Description

本発明は、焼結体の寸法を矯正するサイジング用金型に関する。

一般に、焼結部品は、原料粉末を成形用金型で加圧成形する成形工程、その成形工程により得られた成形体を焼結炉で焼き固める焼結工程、その焼結工程により得られた焼結体の寸法をサイジング用金型で矯正するサイジング工程を経て製造される（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されたサイジング用金型は、焼結体が押し込まれるサイジング孔を有するダイと、焼結体の上面を加圧する上パンチと、焼結体の下面を保持する下パンチと、下パンチの下端部を支持している下パンチプレートとを備えている。焼結体は、上パンチにより上方向から加圧されることで、寸法が矯正されるようになっている。

このようなサイジング用金型を構成する下パンチとして、図７に示すものが知られている。この下パンチ１００は、周方向に有端の筒状に形成されており、下パンチ１００の下端部の外周には、下パンチプレートに取り付けられるフランジ部１０１が外方へ突出して形成されている。このフランジ部１０１は、下パンチ１００に作用する加圧力を受けるようになっている。また、下パンチ１００の外周面の周方向の一部には、平坦面１０３が形成されており、この平坦面１０３の幅方向（図７（ａ）の上下方向）の略中央部には、下パンチ１００の径方向の厚さが最も薄くなる薄肉部１０４が形成されている。

特開２０１１−１０５９７０号公報

従来の前記下パンチ１００は、その下端部のフランジ部１０１により加圧力を受けるため、その加圧力によってフランジ部１０１が径方向外側に広がるように変形する場合がある。この場合、下パンチ１００の下端部において最も薄肉に形成された薄肉部１０４に応力集中が発生し、薄肉部１０４の下面に亀裂が生じて下パンチ１００が破損するという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加圧力に起因して下パンチが破損するのを抑制することができるサイジング用金型を提供することを目的としている。

（１）本発明のサイジング用金型は、焼結体が挿入されるサイジング孔を有するダイと、前記焼結体の上面を加圧する上パンチと、前記焼結体の下面を保持するとともに、周方向に有端の筒状に形成された下パンチと、前記下パンチの下端部を支持する下パンチプレートとを備え、前記下パンチは、その下端部の周方向の一部が薄肉に形成された薄肉部と、当該下端部の外周面に外方へ突出して形成されるとともに前記下パンチプレートに取り付けられるフランジ部とを有しているサイジング用金型であって、前記薄肉部には、前記下パンチの下面に開口するとともに上側に向かって延びるスリットが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、下パンチの下端部の薄肉部にスリットが形成されているため、フランジ部が加圧力により外方に広がるように変形したときに、その変形に伴ってスリットの下面開口が広がるように変形することで、薄肉部に作用する応力を分散させることができる。これにより、薄肉部に亀裂が生じにくくなるため、下パンチが破損するのを効果的に抑制することができる。

（２）前記スリットの周方向の幅は、前記焼結体の加圧時に前記スリットの上下方向の途中部が幅方向に閉じない程度に変形する長さ寸法に設定されていることが好ましい。
この場合、加圧力によって、スリットの上下方向の途中部が幅方向に閉じるのを防止することができるため、この途中部が幅方向に閉じることに起因して、スリットの下面開口の変形が阻害されるのを防止することができる。

本発明によれば、加圧力に起因して下パンチが破損するのを抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係るサイジング用金型を示す断面図である。 焼結体を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 サイジング用金型の使用状態を示す断面図であり、（ａ）は加圧前の状態、（ｂ）は加圧中の状態、（ｃ）は加圧後の状態である。 第２下パンチを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 第２下パンチのスリットを示す図４（ｂ）のＢ矢視拡大図である。 第２下パンチが加圧力により変形した状態を示す斜視図である。 従来のサイジング金型の第２下パンチを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

以下、本発明のサイジング用金型の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るサイジング用金型である。このサイジング用金型１は、例えばマニュアルトランスミッションに使用される部品である焼結部品を製造する際に、成形工程及び焼結工程を経て得られた焼結体Ｗ（図２（ａ）及び（ｂ）参照）の寸法を矯正するものである。サイジング用金型１は、サイジング孔３を有するダイ２と、上パンチ４と、第１下パンチ５と、第２下パンチ６と、コアロッド７と、ダイプレート１１と、上パンチプレート１２と、第１下パンチプレート１３と、第２下パンチプレート１４と、ベースプレート１５とを備えている。
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、焼結体Ｗは、周方向に有端の円筒状に形成された本体部Ｗ１と、この本体部Ｗ１の外周の一部に形成された２つの鍔部Ｗ２とからなる。

図１に示すように、ダイ２の外周部はダイプレート１１によって支持されており、ダイプレート１１は、図示しないロッドを介してベースプレート１５に固定されている。上パンチ４は、上パンチプレート１２に支持されている。上パンチプレート１２は、ベースプレート１５に固定されたロッド（図示省略）に対して上下動可能に取り付けられており、上パンチプレート１２を下降させることで、上パンチ４がダイ２のサイジング孔３に挿入されるようになっている。

第１下パンチ５は、その下端部が第１下パンチプレート１３に支持されている。第１下パンチプレート１３は、ベースプレート１５に固定されたロッド（図示省略）に対して上下動可能に取り付けられており、図示しないエアシリンダを伸縮駆動することにより、第１下パンチプレート１３とともに第１下パンチ５がサイジング孔３内で上下動するようになっている。
第２下パンチ６は、その下端部が第２下パンチプレート１４に支持されている。第２下パンチプレート１４は、図示しないロッドを介してヨークプレートに連結されており、このヨークプレートが上下動することにより、第２下パンチ６がサイジング孔３内で上下動するようになっている。

以上の構成により、サイジング用金型１を使用する場合は、図３（ａ）に示すように、ダイ２と第１下パンチ５と第２下パンチ６とコアロッド７とによりサイジング孔３に、焼結体Ｗの形状に対応したキャビティ８を形成し、このキャビティ８に焼結体Ｗを挿入する。この状態から、図３（ｂ）に示すように、上パンチ４により焼結体Ｗの本体部Ｗ１及び鍔部Ｗ２の上面を加圧するとともに、第１下パンチ５及び第２下パンチ６により鍔部Ｗ２の下面及び本体部Ｗ１の下面をそれぞれ保持することで、焼結体Ｗの寸法を矯正することができる。焼結体Ｗを加圧した後は、図３（ｃ）に示すように、上パンチ４をサイジング孔３の上方へ移動させるとともに、第１及び第２下パンチ５，６をサイジング孔３の上端まで移動させることにより、焼結体Ｗをサイジング孔３から押し出すことができる。

図４は、第２下パンチ６を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２下パンチ６は、平面視において焼結体Ｗの本体部Ｗ１の形状に対応して周方向に有端の円筒状に形成されている。したがって、第２下パンチ６の周方向の両端部２１，２２の間には、軸方向（図４（ｂ）の上下方向）全長に亘って開口部２３が形成されている。本実施の形態における第２下パンチ６は、外径Ｄ１が３５ｍｍ、内径Ｄ２が２４ｍｍ、開口部２３の幅ｄ１が約６ｍｍ、軸方向の長さＬ１が２０５ｍｍにそれぞれ設定されている。

第２下パンチ６の外周面の周方向の一部には、平坦面２４が軸方向全長に亘って形成されており、この平坦面２４の幅方向（図４（ａ）の上下方向）の略中央部には、最も薄肉となる薄肉部２５が軸方向全長に亘って形成されている。また、第２下パンチ６の下端部には、前記平坦面２４を除く外周面において径方向外方へ突出するフランジ部２６が形成されている。

フランジ部２６は、図４（ａ）に示すように、第２下パンチ６の周方向の一端部２１から平坦面２４にかけて円弧状に形成された第１フランジ部２６ａと、第２下パンチ６の周方向の他端部２２から平坦面２４にかけて円弧状に形成された第２フランジ部２６ｂとによって構成されている。図１に示すように、第２下パンチ６は、当該第２下パンチ６の下面２７を第２下パンチプレート１４の上面に載置した状態で、取付部材１６を介して第２下パンチプレート１４に取り付け固定されている。これにより、フランジ部２６は、焼結体Ｗの加圧時に第２下パンチ６に作用する加圧力を受けるようになっている。

図５は、図４（ｂ）のＢ矢視拡大図である。図４（ｂ）及び図５に示すように、第２下パンチ６の薄肉部２５の下端部には、スリット２８が形成されている。スリット２８は、第２下パンチ６の下面２７に開口２８ａするとともに、軸方向上側に向かって真っ直ぐ延びて形成されている。スリット２５の上端部は半円弧状に形成されている。スリット２８の軸方向の長さＬ２は、第２下パンチ６の金型としての強度を確保することができる程度の長さ寸法に設定されている。具体的には、本実施の形態におけるスリット２８の長さＬ２は、１３０〜１６０ｍｍ（好ましくは１５５ｍｍ）に設定されている。

スリット２８の幅ｄ２は、フランジ部２６が加圧力を受けたときに、スリット２８の軸方向の途中部２８ｂ（図６参照）が幅方向に閉じない程度に変形する最短の長さ寸法以上（本実施の形態では０．５ｍｍ以上）に設定されている。また、前記幅ｄ２は、フランジ部２６が加圧力を受けたときに、第２下パンチ６を挫屈させる面圧が第２下パンチ６の下面２７に作用しない最長の長さ寸法以下（本実施の形態では１０ｍｍ以下）に設定されている。本実施の形態におけるスリット２８の幅ｄ２は、これらの寸法条件（０．５ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下）をいずれも満たすとともに、スリット２８を容易に加工することができる程度の長さ寸法となるように、３．０ｍｍに設定されている。

図６は、第２下パンチ６が加圧力により変形した状態を示す斜視図である。図６に示すように、第２下パンチ６の下端部は、フランジ部２６が加圧力を受けたときに、その加圧力により第１フランジ部２６ａ及び第２フランジ部２６ｂが径方向外方に広がるように変形する。その際、薄肉部２５の下端部では、第１及び第２フランジ部２６ａ，２６ｂの変形に伴って、スリット２８の開口２８ａが広がるように変形する。

また、図６に示すように、スリット２８の軸方向の途中部２８ｂが、幅方向に閉じるように変形するが、上述のように、その変形量（本実施の形態では約０．２ｍｍ）よりも幅ｄ２（図５参照）の長さ寸法（０．５ｍｍ）が長く設定されているため、スリット２８の途中部２８ｂが幅方向に閉じることはない。なお、図６に示す第２下パンチ６の変形は、説明の便宜上、実際の変形よりも誇張して表示している。

以上、本実施の形態に係るサイジング用金型１によれば、第２下パンチ６の下端部の薄肉部２５にスリット２８が形成されているため、フランジ部２６が加圧力により外方に広がるように変形したときに、その変形に伴ってスリット２８の開口２８ａが広がるように変形することで、薄肉部２５に作用する応力を分散させることができる。これにより、薄肉部２５に亀裂が生じにくくなるため、第２下パンチ６が破損するのを効果的に抑制することができる。

下記表１は、スリットが形成されている本実施の形態の第２下パンチ、及びスリットが形成されていない従来の第２下パンチをそれぞれ用いた場合における焼結部品の製造個数と第２下パンチの廃却個数を示している。表１において、本実施の形態の第２下パンチを用いた場合と、従来の第２下パンチを用いた場合とを比較すると、第２下パンチ１個当たりにおける焼結部品の製造個数は、本実施の形態の焼結部品のほうが多いことが分かる。これにより、本実施の形態のスリットが形成されている第２下パンチは、従来のスリットが形成されていない第２下パンチに比べて、破損しにくいことが分かる。

また、スリット２８の周方向の幅ｄ２は、フランジ部２６に加圧力が作用したときに、スリット２８の軸方向の途中部２８ｂが幅方向に閉じない程度に変形する長さ寸法に設定されているため、前記加圧力によって、スリット２８の途中部２８ｂが幅方向に閉じるのを防止することができる。これにより、途中部２８ｂが幅方向に閉じることに起因して、スリット２８の開口２８ａの変形が阻害されるのを防止することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、本実施の形態におけるサイジング用金型１は、２個の下パンチ（第１下パンチ５及び第２下パンチ６）を備えているが、少なくとも１個の下パンチ（第２下パンチ６）を備えていればよい。また、本実施の形態における第２下パンチ６の薄肉部２５は、軸方向全長に亘って形成されているが、少なくとも第２下パンチ６の下端部に形成されていればよい。

さらに、第２下パンチ６のスリット２８の幅ｄ２は、スリット２８の途中部２８ｂが幅方向に閉じない程度に変形する長さ寸法に設定されているが、薄肉部２５の応力を十分に分散することができる場合は、途中部２８ｂが幅方向に閉じるように変形する長さ寸法に設定されていてもよい。また、焼結体Ｗは、マニュアルトランスミッションに使用される部品以外の機械部品に適用することもできる。

１ サイジング用金型
２ ダイ
３ サイジング孔
４ 上パンチ
６ 第２下パンチ（下パンチ）
１４ 第２下パンチプレート（下パンチプレート）
２５ 薄肉部
２６ フランジ部
２８ スリット
２８ｂ 途中部

Claims (2)

1. 焼結体が挿入されるサイジング孔を有するダイと、
   前記焼結体の上面を加圧する上パンチと、
   前記焼結体の下面を保持するとともに、周方向に有端の筒状に形成された下パンチと、
   前記下パンチの下端部を支持する下パンチプレートとを備え、
   前記下パンチは、その下端部の周方向の一部が薄肉に形成された薄肉部と、当該下端部の外周面に外方へ突出して形成されるとともに前記下パンチプレートに取り付けられるフランジ部とを有しているサイジング用金型であって、
   前記薄肉部には、前記下パンチの下面に開口するとともに上側に向かって延びるスリットが形成されていることを特徴とするサイジング用金型。
2. 前記スリットの周方向の幅は、前記焼結体の加圧時に前記スリットの上下方向の途中部が幅方向に閉じない程度に変形する長さ寸法に設定されている請求項１に記載のサイジング用金型。

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