JP2014140877A

JP2014140877A - 粉末成形用金型

Info

Publication number: JP2014140877A
Application number: JP2013011732A
Authority: JP
Inventors: Jiro Tanaka; 二郎田中; Masahiro Nishikawa; 昌宏西川
Original assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-08-07

Abstract

【課題】粉末成形体の加圧成形時に下パンチの外周が損傷するのを抑制することができる粉末成形用金型を提供する。
【解決手段】粉末成形用金型１は、粉末成形体５０の大径歯部５４を成形すべく径方向に起伏する内周起伏部３ａが内周に形成された成形孔３を有するダイ２と、成形孔３に上方から挿入される上パンチ４と、成形孔３に下方から挿入され、大径歯部５４を成形すべく径方向に起伏するとともに内周起伏部３ａに対して径方向内側に所定のクリアランスＳ０を設けて配置された外周起伏部５ｂが外周に形成された第１下パンチ５とを備えている。外周起伏部５ｂにおける大径歯部５４の歯底を成形する部分は、外周起伏部５ｂが加圧成形時に弾性変形した状態で、内周起伏部３ａにおける大径歯部５４の歯底を成形する部分と同一の起伏形状となるように形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、粉末成形体を加圧成形する粉末成形用金型に関する。

一般に、焼結部品は、金型により金属粉末を加圧成形して得られる粉末成形体を焼結して製造される。このような焼結部品として、例えばスプロケットのように、円筒状の本体部と、この本体部の外周に形成された環状の鍔部とを備え、前記鍔部の外周に複数の歯部が全周に亘って形成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、このような焼結部品を加圧成形する従来の粉末成形用金型を示す断面図である。図５に示すように、従来の粉末成形用金型１００は、成形孔１０１ａを有するダイ１０１と、ダイ１０１の成形孔１０１ａに上方から挿入される円筒状の上パンチ１０２と、ダイ１０１の成形孔１０１ａに下方から挿入される円筒状の第１及び第２下パンチ１０３，１０４と、コアロッド１０５とを備えている。粉末成形用金型１００は、上パンチ１０２の下端部と、第１及び第２下パンチ１０３，１０４の各上端部とで金属粉末を加圧することにより、粉末成形体２００の本体部２０１、鍔部２０２及び歯部２０３を成形する。

図６（ａ）は、図５のＣ−Ｃ矢視拡大断面図であり、加圧成形前の状態を示している。図６（ａ）に示すように、ダイ１０１の成形孔１０１ａの内周には、粉末成形体２００の歯部２０３を成形する内周起伏部１０１ｂが全周に亘って形成されている。また、第１下パンチ１０３の外周には、前記歯部２０３を成形する外周起伏部１０３ａが全周に亘って形成されている。
第１下パンチ１０３の外周起伏部１０３ａは、ダイ１０１の内周起伏部１０１ｂに対して、全周に亘って径方向内側にオフセットさせるように形成されている。このため、従来の第１下パンチ１０３の外周起伏部１０３ａとダイ１０１の内周起伏部１０１ｂとの間には、全周に亘って一定のクリアランスＳ’が設けられている。これにより、第１下パンチ１０３は、粉末成形体２００の加圧成形時に、ダイ１０１の成形孔１０１ａに対して上下方向に摺動可能とされている。

特開２００９−７２８１０号公報

従来の粉末成形用金型１００により粉末成形体２００を加圧成形するとき、図５に示すように、本体部２０１の外周面により第１下パンチ１０３の上端部の内周面に径方向外方へ押圧する内圧Ｐ’が作用する。このため、第１下パンチ１０３の上端部の外周起伏部１０３ａは、前記内圧Ｐ’によって径方向外側に膨らむように弾性変形する。その際、図６（ｂ）に示すように、第１下パンチ１０３の外周起伏部１０３ａは、ダイ１０１の内周起伏部１０１ｂにおける歯部２０３の歯底を成形する部分に線接触Ａ’するように弾性変形する場合がある。このような弾性変形が生じた場合、前記線接触Ａ’部分において応力集中が発生するため、第１下パンチ１０３の外周がダイ１０１の成形孔１０１ａに強く押し付けられた状態で上下方向に摺動することで、第１下パンチ１０３の外周に焼き付きやムシレ等の損傷が発生するという問題があった。
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、粉末成形体の加圧成形時に下パンチの外周が損傷するのを抑制することができる粉末成形用金型を提供することを目的としている。

本発明の粉末成形用金型は、円筒状の本体部の外周に鍔部が形成され、前記鍔部の外周に歯部が形成されてなる粉末成形体を加圧成形する粉末成形用金型であって、前記歯部を成形すべく径方向に起伏する内周起伏部が内周に形成された成形孔を有するダイと、前記成形孔に上方から挿入される上パンチと、前記成形孔に下方から挿入され、前記歯部を成形すべく径方向に起伏するとともに前記内周起伏部に対して径方向内側に所定のクリアランスを設けて配置された外周起伏部が外周に形成された下パンチとを備え、前記外周起伏部における前記歯部の歯底を成形する部分は、前記外周起伏部が前記加圧成形時に弾性変形した状態で、前記内周起伏部における前記歯部の歯底を成形する部分と同一の起伏形状となるように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、下パンチの外周起伏部における歯部の歯底を成形する部分は、粉末成形体の加圧成形時に外周起伏部が弾性変形した状態で、ダイの内周起伏部における歯部の歯底を成形する部分と同一の起伏形状となるように形成されているため、粉末成形体の加圧成形時に下パンチの外周起伏部が弾性変形したときに、外周起伏部の前記歯底を成形する部分と、内周起伏部の前記歯底を成形する部分とを面接触させることができる。これにより、外周起伏部の前記歯底を成形する部分と、内周起伏部の前記歯底を成形する部分との接触面圧を分散させることができるため、粉末成形体の加圧成形時に下パンチの外周に焼き付きやムシレ等の損傷が発生するのを抑制することができる。

前記外周起伏部の前記同一の起伏形状となる周方向の長さは、前記内周起伏部における前記歯部の歯底から歯先までを成形する周方向の長さの１／３〜１／２の長さに設定されていることが好ましい。
この場合、粉末成形体の加圧成形時に下パンチの外周に焼き付きやムシレ等の損傷が発生するのをさらに効果的に抑制することができる。

本発明によれば、粉末成形体の加圧成形時に下パンチの外周が損傷するのを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る粉末成形用金型を示す断面図である。上記粉末成形用金型により加圧成形された粉末成形体を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は底面図である。図１のＢ−Ｂ矢視拡大断面図であり、（ａ）は加圧成形前の状態を示し、（ｂ）は加圧成形時の状態を示している。外周起伏部の弾性変形時の起伏形状を示す拡大断面図である。従来の粉末成形用金型を示す断面図である。図５のＣ−Ｃ矢視拡大断面図であり、（ａ）は加圧成形前の状態を示し、（ｂ）は加圧成形時の状態を示している。

以下、本発明の粉末成形用金型の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る粉末成形用金型の断面図である。この粉末成形用金型１は、成形孔３を有するダイ２と、上パンチ４と、第１下パンチ（下パンチ）５と、第２下パンチ６と、コアロッド７とを備えており、例えば焼結部品であるスプロケットの粉末成形体５０を加圧成形するのに用いられる。

図２は、粉末成形体５０を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は底面図である。
図２（ａ）〜（ｃ）において、粉末成形体５０は、円筒状の本体部５１と、この本体部５１の外周に形成された円板状の鍔部５２とを備えている。本体部５１の外周の下端部には、その全周に亘って小径歯部５３が形成されている。鍔部５２の外周には、その全周に亘って大径歯部（歯部）５４が形成されている。

図１において、粉末成形用金型１は、ダイ２の成形孔３に上方から挿入した上パンチ４の下端部と、ダイ２の成形孔３に下方から挿入した第１及び第２下パンチ５，６の各上端部と、コアロッド７の外周面とによって、これらの間に充填された金属粉末を上下方向から加圧することで粉末成形体５０を成形する。以下、粉末成形用金型１の構成部材について詳しく説明する。

ダイ２の成形孔３の内周には、その全周に亘って、鍔部５２の大径歯部５４を成形すべく径方向に起伏する内周起伏部３ａが形成されている。
上パンチ４は、円筒状の部材からなり、その下面により粉末成形体５０の本体部５１の上面及び鍔部５２の上面を成形する。また、上パンチ４の外周には、大径歯部５４を成形する外周起伏部４ａが形成されている。

第１下パンチ５は、円筒状の部材からなり、その上端部により粉末成形体５０の本体部５１の外周面及び鍔部５２の下面を成形する。第１下パンチ５の内周には、その全周に亘って、本体部５１の小径歯部５３を成形すべく径方向に起伏する内周起伏部５ａが形成されている。また、第１下パンチ５の外周には、その全周に亘って、鍔部５２の大径歯部５４を成形すべく径方向に起伏する外周起伏部５ｂが形成されている。

第２下パンチ６は、円筒状の部材からなり、その上面により粉末成形体５０の本体部５１の下面及び鍔部５２の下面を成形する。第２下パンチ６の外周には、その全周に亘って、本体部５１の小径歯部５３を成形すべく径方向に起伏する外周起伏部６ａが形成されている。

図３は、図１のＢ−Ｂ矢視拡大断面図であり、（ａ）は粉末成形体５０を加圧成形する前の状態を示し、（ｂ）は粉末成形体５０を加圧成形したときの状態を示している。
図３（ａ）に示す加圧成形前の状態において、第１下パンチ５の外周起伏部５ｂは、ダイ２の内周起伏部３ａに対して径方向内側に所定のクリアランスＳ０を設けて配置されている。これにより、第１下パンチ５は、ダイ２の成形孔３に対して上下方向に摺動するようになっている。なお、前記クリアランスＳ０は、図７に示す従来の一定のクリアランスＳ’とは異なり、大径歯部５４の歯底を成形する部分と、歯先を成形する部分とで異なる大きさとなるように形成されている。

この状態から、粉末成形体５０を加圧成形すると、図１に示すように、粉末成形体５０の本体部５１の外周面により第１下パンチ５の上端部の内周面には、径方向外方へ押圧する内圧Ｐが作用する。このため、図３（ｂ）に示すように、第１下パンチ５の上端部の外周起伏部５ｂは、前記内圧Ｐによって径方向外側（図中の上側）に膨らむように弾性変形する。外周起伏部５ｂの起伏形状は、この弾性変形した状態を基準に設定されている。以下、その設定方法について説明する。

図４は、外周起伏部５ｂの弾性変形時の起伏形状を示す断面図である。
図４に示すように、外周起伏部５ｂにおける大径歯部５４の歯底を成形する部分のうち、前記歯底の最深点Ａから隣接する歯先側に向かって所定長さ離れた中間点Ｂまでの起伏形状は、ダイ２の内周起伏部３ａにおける大径歯部５４の歯底を成形する部分と同一の起伏形状となるように形成されている。
この同一の起伏形状となる部分の周方向の長さＬ_ＡＢは、内周起伏部３ａにおける大径歯部５４の歯底から歯先までを成形する周方向の長さ（歯底の最深点Ａから歯先の角点Ｃまでの周方向の長さ）Ｌ_ＡＣの１／３〜１／２の長さに設定されている。

外周起伏部５ｂの中間点Ｂから角点Ｃまでを成形する周方向の長さＬ_ＢＣにおける起伏形状は、ダイ２の内周起伏部３ａにおける中間点Ｂから角点Ｃまでの起伏形状に対して、歯先に向かうに従ってクリアランスＳ１が徐々に大きくなるように形成されている。このクリアランスＳ１は、例えば０．０１〜０．０４ｍｍに設定されている。
また、外周起伏部５ｂにおける前記歯先を成形する部分の起伏形状は、内周起伏部３ａの前記歯先を成形する部分の起伏形状に対して、一定のクリアランスＳ２を設けて形成されている。このクリアランスＳ２は、例えば０．０２〜０．０６ｍｍに設定されている。

以上、本実施形態の粉末成形用金型１によれば、第１下パンチ５の外周起伏部５ｂにおける大径歯部５４の歯底を成形する部分は、粉末成形体５０の加圧成形時に外周起伏部５ｂが弾性変形した状態で、ダイ２の内周起伏部３ａにおける大径歯部５４の歯底を成形する部分と同一の起伏形状となるように形成されているため、粉末成形体５０の加圧成形時に第１下パンチ５の外周起伏部５ｂが弾性変形したときに、外周起伏部５ｂの前記歯底を成形する部分と、内周起伏部３ａの前記歯底を成形する部分とを面接触させることができる。これにより、外周起伏部５ｂの前記歯底を成形する部分と、内周起伏部３ａの前記歯底を成形する部分との接触面圧を分散させることができるため、粉末成形体５０の加圧成形時に第１下パンチ５の外周に焼き付きやムシレ等の損傷が発生するのを抑制することができる。

今回開示された実施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、本実施形態における粉末成形用金型１は、焼結部品であるスプロケットの粉末成形体５０を加圧成形する場合について説明したが、前記本体部５１、鍔部５２及び歯部５４を有するものであれば、他の焼結部品の粉末成形体に適用することができる。
また、本実施形態における粉末成形用金型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、少なくともダイ２の内周起伏部３ａに沿って摺動する外周起伏部５ｂを有する下パンチを備えていれば、３個以上の下パンチで構成されていてもよい。

１粉末成形用金型
２ダイ
３ａ内周起伏部
３成形孔
４上パンチ
５第１下パンチ（下パンチ）
５ｂ外周起伏部
５０粉末成形体
５１本体部
５２鍔部
５４大径歯部（歯部）

Claims

円筒状の本体部の外周に鍔部が形成され、前記鍔部の外周に歯部が形成されてなる粉末成形体を加圧成形する粉末成形用金型であって、
前記歯部を成形すべく径方向に起伏する内周起伏部が内周に形成された成形孔を有するダイと、
前記成形孔に上方から挿入される上パンチと、
前記成形孔に下方から挿入され、前記歯部を成形すべく径方向に起伏するとともに前記内周起伏部に対して径方向内側に所定のクリアランスを設けて配置された外周起伏部が外周に形成された下パンチとを備え、
前記外周起伏部における前記歯部の歯底を成形する部分は、前記外周起伏部が前記加圧成形時に弾性変形した状態で、前記内周起伏部における前記歯部の歯底を成形する部分と同一の起伏形状となるように形成されていることを特徴とする粉末成形用金型。
前記外周起伏部の前記同一の起伏形状となる周方向の長さは、前記内周起伏部における前記歯部の歯底から歯先までを成形する周方向の長さの１／３〜１／２の長さに設定されている請求項１に記載の粉末成形用金型。