JP2009006371A - 金型 - Google Patents

Abstract

【課題】長い金型寿命の実現が可能な金型を得る。
【解決手段】金型１は、固定型２と、この固定型２に組み合わされるとともに固定型２との間に製品３１が鋳造される内部空間Ｓを形成する可動型３とを備える。この金型１は、固定型２および可動型３のいずれか一方の少なくとも一部を構成する型部材１２と、型部材１２に嵌め込まれる入れ子２１とを備える。型部材１２および入れ子２１は、協働して内部空間Ｓの一部を規定する型面４１を形成する。この型面４１には、型部材１２と入れ子２１との間の境界部分４７に沿って凹部５１が設けられている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、入れ子構造を備えた金型に関する。

近年、種々の金型が提供されているが、その中には入れ子構造を備えたものがある。特許文献１には、複数の入れ子を備えた鋳造用金型が開示されている。この複数の入れ子は、一方の側面に段差部を有するとともに、円周方向に沿って一列に並べられている。入れ子は、それぞれ段差部を有する側面と平面である方の側面とが合わされ、入れ子と入れ子との間にはスリットベントに連通する例えば０．１ｍｍの隙間が形成されている。これにより、鋳造時にこの隙間を通じて金型内からガス抜きをすることができる。
実公平４−２１６３７号公報

金型は、例えば入れ子とこの入れ子が嵌め込まれる型部材とを備える。入れ子および型部材の一例は、協働して製品が鋳造される内部空間の一部を規定する型面を形成する。本発明者は、このような入れ子構造を備えた金型を用いると、金型を繰り返し使用するに伴い、製品表面に意図しない凹みが形成されるなど製品不良を生じるおそれがあることを見出した。すなわちこのような金型は、繰り返し使用による製品不良を避けるために、比較的早く金型寿命を迎えてしまう。

本発明の目的は、長い金型寿命の実現が可能な金型を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る金型は、固定型と、この固定型に組み合わされるとともに上記固定型との間に製品が鋳造される内部空間を形成する可動型とを備える。この金型は、上記固定型および上記可動型のいずれか一方の少なくとも一部を構成する型部材と、上記型部材に嵌め込まれる入れ子とを備える。上記型部材および上記入れ子は、協働して上記内部空間の一部を規定する型面を形成する。この型面には、上記型部材と上記入れ子との間の境界部分に沿って凹部が設けられている。

本発明によれば、長い金型寿命の実現が可能になる。

以下、本発明の一つの実施形態について、図１ないし図８を参照して説明する。
図１は、例えばダイカスト鋳造用の金型１を示す。この図１は、本発明が適用される金型の一例として、ポータブルコンピュータの表示ユニットの筐体の一部を鋳造する金型を示している。なお本発明が適用される金型はこれに限らず、種々の製品の製造に用いられる種々の金型が幅広く該当する。例えば本発明に係る金型は、コールドチャンバー方式、およびホットチャンバー方式のダイカスト鋳造用金型、並びにチクソモールディング用の金型のいずれであってもよい。

図１に示すように、金型１は、固定型２と、この固定型２に組み合わされる可動型３とを含む。固定型２は、図示しない固定盤に固定される。固定型２は、固定型板１１、キャビティ部材１２、および鋳込み口部材１３を含む。固定型板１１は、固定盤に固定されるとともに、可動型３に対向する面にキャビティ部材１２が取り付けられる凹部１１ａを有する。キャビティ部材１２は、この凹部１１ａに取り付けられるとともに、可動型３に対向する。キャビティ部材１２は、例えば製品の外観表面を形成する型面を有する。なお本実施形態でいう製品の外観表面とは、筐体の外側の表面のことである。

鋳込み口部材１３は、鋳造機の射出プランジャー（図示しない）が挿入される貫通孔を備え、筒状に形成されている。固定型板１１は、鋳込み口部材１３が取り付けられる開口部（図示しない）を有する。またキャビティ部材１２は、鋳込み口部材１３を避ける切欠き部１２ａを有する。鋳込み口部材１３は、固定型板１１の開口部とキャビティ部材１２の切欠き部１２ａに沿って取り付けられる。鋳込み口部材１３は、可動型３に当接する第１の端部と、この第１の端部の反対側に設けられ、固定盤側に露出する第２の端部である連結端部１３ａとを備える。この連結端部１３ａは、鋳造機のスリーブ（図示しない）が連結される。

一方、可動型３は、可動型板１６、コア部材１７、および分流子１８を含む。可動型３は、図示しない可動盤に固定されるとともに、固定型２に組み合わされて型締される型閉め位置と、鋳造品を金型１内から取り出すために固定型２から離間する型開き位置との間で進退自在である。

可動型板１６は、可動盤に固定されるとともに、固定型２に対向する面にコア部材１７が取り付けられる凹部（図示しない）を有する。コア部材１７は、この凹部に取り付けられるとともに、固定型２に対向する。コア部材１７は、例えば製品の内側表面を形成する型面を有する。なお本実施形態でいう製品の内側表面とは、筐体の内側の表面のことである。互いに向き合う固定型２の型面２ａと可動型３の型面３ａとが合わされると、固定型２と可動型３との間には、製品が鋳造される内部空間Ｓ（図４参照）が形成される。

本実施形態に係る金型１は、例えば溶融マグネシウム合金を溶湯とするＭｇダイカストに用いられる。このような金型１は、高温の溶湯が高圧で注入されるため、繰り返し使用されるに伴い、金型１の型面の一部が溶湯により溶けてしまうことがある。このような現象を溶損と称する。

図２に示すように、金型１は、例えば溶損対策のために入れ子構造を備える。すなわち、金型１は、例えば溶損が生じやすい部位と、溶損が生じにくい部位とを有する。金型１は、溶損が生じにくい部位を長期に亘り使用する型部材とするとともに、溶損が生じやすい部位を上記型部材に交換可能に嵌め込まれる入れ子２１としている。これにより入れ子２１を適宜交換することで、金型１の寿命を延ばすことができる。

例えば金型１で鋳造される製品３１の一例は、例えばその製品に係る商標、商号、またはロゴマークのようなマークが製品３１の外観表面３１ａに凹凸形状で描かれる。このような製品３１を鋳造する金型１は、製品３１の外観表面３１ａを形成する型面４１に上記マークを形成するための微小な突起または微小な窪みが設けられている。

このような微小な突起や微小な窪みは、溶湯によって溶かされて初期形状が崩れやすい。そのため、このような微小な突起や微笑な窪みが設けられた領域は、金型１のなかで溶損が生じやすい部位の一例といえる。一方、このような微小な突起や微小な窪みが設けられていない領域は、溶損が生じにくい部位の一例といえる。

本実施形態に係る金型１では、固定型２の一部を構成するキャビティ部材１２が上記型部材に該当するとともに、上記マークを形成する微小突起３６ａが設けられた部位をキャビティ部材１２に交換可能に嵌め込まれる入れ子２１としている。詳しくは、図２に示すように、キャビティ部材１２は、上記入れ子２１が嵌め込まれる開口部４５を備える。入れ子２１は、この開口部４５に嵌め込まれることで、内部空間Ｓに露出されるとともに固定型２の一部を構成する。

キャビティ部材１２は、例えば製品形状に対応して窪むとともに、内部空間Ｓに臨む面３５を有する。入れ子２１は、内部空間Ｓに臨む面３６を有する。この面３６には、上記マークを形成するための微小突起３６ａが設けられている。キャビティ部材１２および入れ子２１は、協働して内部空間Ｓの一部を規定する型面４１を形成する。詳しくは、キャビティ部材１２の面３５および入れ子２１の面３６は、製品３１の外観表面３１ａを形成する型面４１を形成する。

次に、キャビティ部材１２と入れ子２１との間の境界部分４７について詳しく説明する。図４に示すように、キャビティ部材１２および入れ子２１が協働して形成する型面４１には、キャビティ部材１２と入れ子２１との間の境界部分４７に沿って凹部５１が設けられている。凹部５１は、後工程で形成される製品３１の最終形状よりも内部空間Ｓを膨らませるように、すなわち製品３１に駄肉部分６１が形成されるように、内部空間Ｓから離れる方向に窪んでいる。図３に示すように、凹部５１は、キャビティ部材１２と入れ子２１との間の境界部分４７に沿って、入れ子２１の全周に設けられている。

凹部５１の形状としては種々のものが採用可能であるが、本実施形態ではその一例として、凹部５１は断面が略Ｖ字形の溝状に形成されている。凹部５１は、内部空間Ｓから離れる方向に進むに従い先細になるテーパ状に形成されている。

図５に示すように、凹部５１は、キャビティ部材１２と入れ子２１との間の境界ｂで最も深く窪むように形成されている。詳しくは、入れ子２１は、その周縁部が面取りされ、周縁部に第１の傾斜面５３を有している。一方、キャビティ部材１２は、開口部４５の周縁部が面取りされて、開口部４５の周縁部に第２の傾斜面５４を有している。入れ子２１の第１の傾斜面５３とキャビティ部材１２の第２の傾斜面５４が協働することで、断面略Ｖ字形の凹部５１が形成されている。

凹部５１のさらに具体的な一例は、テーパ角度αが４５°以上、１２０°以下に設定されている。なおテーパ角度αとは、図５に示すように、第１の傾斜面５３と第２の傾斜面５４との間の角度である。凹部５１の深さｄは、例えば製品３１の肉厚ｔの１／３以上、１／２以下の厚さに設定されている。

次に、金型１を用いた製品３１の製造方法の一例として、コールドチャンバー方式による製造方法について説明する。
まず、上述の金型１を備えた鋳造機を準備する。また、原材料（例えばマグネシウム合金）を溶融して溶湯とする。溶湯の温度は、例えば約７００度である。

次いで鋳造サイクルに入る。まず、可動型３が動いて、固定型２に組み合わされて型締される。次に、鋳込み口部材１３に連結されたスリーブ内に溶湯を注入し、射出プランジャーを高速で押し出し、鋳込み口部材１３から金型１内に溶湯を充填する。

製品３１の固化がある程度進むと、可動型３が動いて型が開き、金型１内から製品３１を取り出す。これにより、ダイカスト鋳造の１サイクルが終了する。金型１で鋳造された製品３１は、図５に示すように、凹部５１に対応した駄肉部分６１が形成される。図８に示すように、この駄肉部分６１を後工程で除去加工することで、所望の最終形状をした製品３１が得られる。

このような構成の金型１によれば、長い金型寿命の実現が可能になる。
上述したように、本発明者は、金型に単に入れ子を設けると、金型を繰り返し使用するに伴い、製品表面に意図しない凹みが形成されるなど製品不良を生じるおそれがあることを見出した。その一例を詳しく説明すると、金型に入れ子を設けると、入れ子と型部材との間にどうしてもわずかな隙間が生じる。鋳造時にはこの隙間に溶湯が流れ込み、バリが形成される。金型使用開始後の初期段階では、この隙間がある程度小さく、上記バリは製品とともに金型から取り外されるので不都合は生じない。

しかしながら、金型を繰り返し使用すると、溶損によりこの隙間が拡大していく。隙間が拡大していくと、それに伴い形成されるバリも大きくなる。このバリがある程度以上大きくなると、離型時にバリと金型との間の抵抗が大きくなり、バリが製品からむしれるようにして金型に残る現象が見出された。バリが製品からむしれると、製品表面に意図しない凹みが形成されるなど製品不良を生じてしまう。

上記凹みがある程度小さいと、パテ補修した後に仕上げ加工を行うことで隠すことが不可能ではないが、凹みがある程度大きくなるとパテ補修で隠すことが困難または不可能になる。さらに、パテ補修部位には、微妙なうねりが残り、光沢塗装品などでは本来の外観品位を得ることができない。このように、大きな凹みが生じた鋳造品は、製品として使用することが難しい。このため、このような金型は、金型寿命を延ばすために入れ子構造を採用したものの、結果として製品不良を避けるために比較的早く金型寿命を迎えてしまうことになる。

一方、本実施形態に係る金型１によれば、バリ拡大によるむしれを改善することで、高い金型寿命を実現することができる。すなわちキャビティ部材１２と入れ子２１との間の境界部分４７に沿って凹部５１が設けられていると、図５に示すように、製品３１にはこの境界部分４７に沿って削り代となる駄肉部分６１が形成される。

図６は、溶損によってキャビティ部材１２と入れ子２１との間の隙間ｃが拡大した状態を示す。このような金型１によれば、例えば図６に示すように、キャビティ部材１２と入れ子２１との間の隙間ｃが拡大し、比較的大きなバリ６５が形成されても製品不良を避けることができる。すなわち、図７に示すように、例えバリ６５が製品３１からむしれるようにして金型１に残っても、むしれによる凹み６７は製品３１の本体部ではなく駄肉部分６１に形成される。図８は、製品３１の最終形状を示す。図８に示すように、駄肉部分６１を後工程で除去加工することで、凹み６７のない製品３１を得ることができる。

以上をまとめると、本実施形態に係る金型１は、製品３１のなかでむしれによって凹み６７が生じるおそれがある部位に予め駄肉部分６１を形成するように凹部５１を備える。この駄肉部分６１によりむしれによる凹み６７が吸収されることで、凹み６７のない製品３１を得ることができる。このように、溶損がある程度進行した金型１によっても、凹みのない製品３１を得ることができる。これにより、長い金型寿命が実現された金型１を得ることができる。

凹部５１がキャビティ部材１２と入れ子２１との間の境界部分４７に沿って入れ子２１の全周に設けられていると、入れ子２１の周囲のいずれ部位でも製品３１の最終形状に凹みが残らない。
凹部５１が上記内部空間Ｓから離れる方向に進むに従い先細になっていると、製品３１の離型時に駄肉部分６１と金型１との間の抵抗が小さく、製品３１の取り出し性が良好になる。
凹部５１がキャビティ部材１２と入れ子２１との境界ｂで最も深く窪んでいると、むしれが発生する場所で駄肉部分６１の厚さが最大となるため、製品３１に凹みがより生じにくい。
キャビティ部材１２および入れ子２１が製品３１の外観表面３１ａを形成する型面４１の少なくとも一部を形成すると、製品３１の外観表面３１ａに凹み６７が残らないので特に有効である。

凹部５１は、例えばテーパ角度αが４５°〜１２０°の間に設定される。テーパ角度αを４５°よりも大きく設定することで、製品３１の離型時に金型１と駄肉部分６１との間で生じる抵抗をある程度まで小さくすることができる。さらにテーパ角度αを１２０°以下に設定すると、テーパ角度αが１２０°を超える場合に比べて金型１の製造性を良好にすることができる。凹部５１の深さｄが製品３１の肉厚ｔの１／３以上、１／２以下の厚さに設定されていると、凹み６７を駄肉部分６１で十分に吸収することができる。

以上、本発明の一つの実施形態に係る金型１について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、入れ子は溶損対策のために設けられたものであったが、例えば仕様替えを目的に設けられる入れ子に対しても本発明は適用可能である。

さらに、本発明でいう型部材および入れ子２１が設けられるのは、固定型２に限らず、可動型３であってもよい。その場合は、コア部材１７が本発明でいう型部材に該当する。またキャビティ部材１２やコア部材１７が設けられることなく、内部空間が直接掘り込まれる固定型および可動型を備えた金型においては、その固定型または可動型が本発明でいう型部材に該当する。凹部５１の断面形状は、略Ｖ字形状に限られるものではなく、例えば略半円形状やその他の形状であってもよい。

本発明の第１の実施形態に係る金型の斜視図。 図１中に示されたキャビティ部材および入れ子を分解して示す斜視図。 図１中に示されたキャビティ部材および入れ子の平面図。 図３中に示されたキャビティ部材および入れ子のＦ４−Ｆ４線に沿う断面図。 図４中に示されたキャビティ部材および入れ子のＦ５線で囲まれた領域を拡大して示す断面図。 図５中に示されたキャビティ部材および入れ子の断面図。 図６中に示された製品のむしれを示す断面図。 図７中に示された製品の最終形状を示す断面図。

符号の説明

Ｓ…内部空間、ｂ…境界、ｃ…隙間、１…金型、２…固定型、３…可動型、１２…キャビティ部材、３１…製品、３１ａ…外観表面、４１…型面、４７…境界部分、５１…凹部、６１…駄肉部分、６５…バリ。

Claims (5)

1. 固定型と、この固定型に組み合わされるとともに上記固定型との間に製品が鋳造される内部空間を形成する可動型とを備えた金型であって、
   上記固定型および上記可動型のいずれか一方の少なくとも一部を構成する型部材と、
   上記型部材に嵌め込まれる入れ子と、を備え、
   上記型部材および上記入れ子は、協働して上記内部空間の一部を規定する型面を形成するとともに、この型面には上記型部材と上記入れ子との間の境界部分に沿って凹部が設けられていることを特徴とする金型。
2. 請求項１に記載の金型において、
   上記凹部は、後工程で形成される上記製品の最終形状よりも上記内部空間を膨らませることを特徴とする金型。
3. 請求項２に記載の金型において、
   上記凹部は、上記内部空間から離れる方向に進むに従い先細になっていることを特徴とする金型。
4. 請求項３に記載の金型において、
   上記凹部は、上記型部材と上記入れ子との間の境界で最も深く窪んでいることを特徴とする金型。
5. 請求項４に記載の金型において、
   上記型部材および上記入れ子は、上記製品の外観表面を形成する型面の少なくとも一部を形成することを特徴とする金型。

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