JPH0239679Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、段付き、或いはフランジ等についた
複雑な形状に粉末材料を圧縮成形する粉末成形用
ダイセツトにおける下パンチ機構の改良案に関す
る。

〔従来の技術〕

第３図に示す如き形状の複雑な成形品Ａを圧縮
成形する際に、成形品の各部を一様な圧力（例え
ば４〜7ton／cm³）を加えて成形しようとすると、
例えば、図の場合３分割されて同心配置された下
パンチ１，２，３は、通常、外側のもの程内側の
パンチに比べて圧縮方向の長さが短かくなつてい
るため、各下パンチの成形圧による軸方向撓み量
（以下はこれを単に撓み量と云う）に差が生じこ
れが成形品に対して押出し時に亀裂を生じさせる
要因となる。

そこで、従来は、パンチ長さの差による撓み量
の差を補正するため、基台４に支持される撓み量
の最も大きな下パンチ１を除く各下パンチ（図は
２と３）と、図示しないブロツクやサポートピン
を介して基台４に間接的に支持されてそれ等の下
パンチを支持する下パンチプレート５，６との間
にそれ等より低剛性のアダプタ７を介在し、この
アダプタの成形圧による撓みで下パンチ２，３の
撓み不足を補つて１，２，３の上面の樹方向変位
量を均一化し、下パンチの撓み量差に起因する亀
裂を防止していた。同図の８はキヤビテイのつい
たダイ、９はコアロツド、Ｂは上パンチを示して
いる。

このほか、特開昭60−15099号に示されるよう
に、下パンチと下パンチプレートとの間にウレタ
ンゴム等の弾性体を装着して各下パンチの撓み量
を補正する技術も提案されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来採られている前者の方法で
は、外側の下パンチ、図の場合２と３の断面積が
大きくなると撓み量の差が拡大するためアダプタ
剛性を補正に必要な撓み量の生じるところまで下
げ得ないケースが生じてくる。即ち、撓み量を充
分とれるところ迄アダプタ剛性を肉厚を薄くする
などして下げると、成形圧を受けるのに必要な剛
性が不足してパンチに加わる力でアダプタが割れ
てしまうケースが出てくる。

一方、特開昭60−15099号に示される技術は、
下パンチ機構を複雑にするだけでなく部品数も増
え、また、弾性体をパンチ周りに点在させるた
め、下パンチの直進性にも悪影響を及ぼすことが
考えられる。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、上述の諸問題を無くすため、第１図
に示すように、軸方向寸法が最も長くて成形圧で
の軸方方向撓み量が最大となる最内側下パンチ１
を基台４で支持し、このパンチ１の外周に同心配
置する外側下パンチ２，３は基台に間接的に支持
される下パンチプレート５，６にアダプタ７を外
周支持の状態に取付けてそのアダプタの内周側で
支持し、かつ、アダプタ７は、その剛性を基台、
下パンチプレート、基台と下パンチプレート間の
プレート支持部材（上記ブロツクやサポートピ
ン）の剛性よりも小さくて成形圧には耐える大き
さにしてある下パンチ機構において、外側下パン
チ２，３とこれ等の支持用アダプタ７との間にそ
れぞれ下パンチと同心の円形状１０ａを有する７
よりも低剛性のプレート１０を介在し、このプレ
ート１０とアダプタ７との接合界面部に、円形穴
１９ａ側に開放してその開放端から外側下パンチ
の支持領域外までパンチ軸方向寸法を次第に縮め
ながら同心円状に広がる隙間１１を設け、設計上
求まる下パンチ１と外側下パンチとの間の成形圧
でのパンチ、アダプタの撓みによる軸方向上面積
変位量の差をδとしたとき、各外側下パンチ２，
３について隙間１１の円形穴側開放端部における
軸方向寸法をそれぞれの外側下パンチについて求
まるδと一致させる。図は１と２との間に生じる
上面変位量の差がδ₁、１と３との間に生じる上面
変位量の差がδ₂と考えて２に対応する部分の隙間
の最大部寸法をδ₁、３に対応する部分の隙間の最
大寸法をδ₂にしている。

なお、下パンチ１の成形圧による軸方向上面変
位量は、基台４の形成圧での軸方向撓み量が実質
０ならば、それ自身の軸方向撓み量で表わされ
る。一方、外側下パンチ２の上面変位量は、下パ
ンチプレートの撓みによる降下が０ならば、下パ
ンチ２自身の軸方向撓み量と２を支持したアダプ
タの軸方向撓み量の和となる。一般的なダイセツ
トの場合、基台や下パンチプレートについては、
成形圧での撓みが殆ど生じないように設計される
ので、隙間１１の軸方向最大寸法は、１の撓み量
から２の撓み量とそれを支持したアダプタの撓み
量を差し引いた値に定めることになる。この考え
方はパンチ３についても同じである。

なお、アダプタは成形圧に耐える剛性を付与す
ると軸方向撓み量が最内側下パンチと外側下パン
チの軸方向撓み量差より小さくなるので、上記δ
が負の値になることはない。

ここで、例示の下パンチは、プレート１０の円
形穴周りに円錐面１０ｂを設けて隙間１０ｂを設
けて隙間１１を作り出しているが、隙間１１は、
鎖線で示すように、アダプタ７に円錐面７ａを設
けるか又はプレート１０とアダプタ７の双方に円
錐面を付して作り出してもよい。

この構造によれば、補足撓み量のうち、必要剛
性の確保されたアダプタ７が補うことのできない
分をプレート１０が補う。即ち、第２図（この図
の変形量は極端な例を示している）に示すよう
に、加圧時に外側下パンチ２とそれを支持したア
ダプタ７と２，７間のプレート１０とが一体とな
つて撓み、（下パンチ３側も同じ）、隙間１１が埋
めつくされることによつて軸方向寸法の短かい外
側下パンチ２，３の撓み量の不足分が補われる。
また、プレート１０はアダプタ７に助けられて成
形圧による破壊が防止される。そして、加圧時に
撓んだ外側下パンチ２，３とアダプタ７及びプレ
ート１０は、圧縮成形が終了して加圧が解除され
ると、各々の弾性力で元の状態に戻る。従つて、
各下パンチに一様な成形圧を加えても押出し時成
形品に亀裂を生じさせる心配がない。

また、隙間１１は、プレート１０やアダプタ７
に円錐面をつけるだけで簡単に作り出せるので、
下パンチ機構を複雑にすることもない。

さらに、プレート１０に円錐面をつけて隙間を
作り出した場合には特に、プレート１０を交換す
るだけで隙間の大きさを変化させ得るので、下パ
ンチの長さの変化にも容易に対応できる。

なお、以上の説明は、外側下パンチを２，３の
２個とし、内側の下パンチを含めて下パンチ機構
を計３個の下パンチで構成するものを想定して行
つたが、この考案は、下パンチ機構が同心的に配
置される２個以上の下パンチを組合せて構成され
るにも適用される。

以下、第４図を参照してプレート１０の剛性と
隙間１１の大きさの簡単な計算実例を示す。ここ
では、パンチ１も２と同様に同一材質の熱処理合
金鋼板の円板で支持すると仮定している。１の支
持円板は２０，２の支持円板は３０の符号を付し
た。パンチ１は全長＝Ｌ、撓み量＝△Ｌ、パンチ
２は全長＝ｌ、撓み量△ｌ、円板３０は厚み＝
h₁、撓み量＝W_e、円板２０は厚みh₂、撓み量＝
W_Lとする。軸方向、及び径方向の寸法諸元は図
に記した。

このように、円板２０，３０の内周に圧力が加
わるとすると、 パンチ２の撓みは△ｌ＝ｌ・Ｐ／Ｅ 円板３０の撓みはW_e＝α_q1Ｐ・S₁・a₁ ²／Eh₁ ³ 円板３０の応力はσ_e＝β_q1Ｐ・S₁／h₁ ³ ここで、円板３０については、受圧面積S₁＝
π／４（70²−60²）＝1021mm²、Ｅ（ヤング率）＝21000 Kg／mm²、2a₁＝100、2b₁＝60、b₁／a₁での撓み係
数α_q1と応力係数β_q1は、機械設計便覧P765の図
６，５４、図６，５８より、σ_e＝40.0Kg／mm²、円
板２０のそれは同様の式から▽Ｌ＝0.83、W_L＝
0.05、σ_L＝102Kg／mm²となる。従つて、このよう
に設計できれば、各円板は撓み、応力が共に充分
に小さくて破損しない。しかし、これでは１と２
の上面変位量の差がδ＝△Ｌ＋W_L−（△ｌ＋W_e）
＝0.51と大きいため押出し時成形品に亀裂が生じ
る。そこで、この差δをW_eを増加させて吸収し
ようとすると、 まで、板厚h₁を薄くする必要が生じ、このときの
σ_eは215Kg／mm²となつて３０が破損する。

そこで、２と３０の間に図のようにｔ＝10、外
径100、内径60、δ0.51の隙間をもつプレート１０
を入れてやると、2b／2a＝0.6より１０の撓み、
応力係数はα_q＝0.6、β_q＝1.4であるので、 σ′＝0.6×Ｐ×50²／21000×10³ から、相当圧力Ｐ＝7700Kgでプレート１０がδ＋
Weの分だけ撓み、しかも、そのプレートの応力
はσ＝107.8Kg／mm²となる。即ち、パンチ端面に
加わる力S₁・Ｐ＝71.5×10³Kgに対し、円板３０
をh₁＝50mmのままこわすことなく、また、プレー
ト１０もこわれることなく下パンチ上面の成形圧
による軸方向上面変位量差を調整することができ
る。

〔効果〕

以上述べたように、本考案によれば、同心配置
された複数の下パンチのうち、外側に位置する下
パンチと、そのパンチの撓み量不足を補うために
下パンチプレートとの間に介在したアダプタとの
間にプレートを設け、このプレートとアダプタと
の間に隙間を設けてアダプタが補い得ない撓み量
を上記プレートの撓みによつて確保するようにし
たので、アダプタの必要剛性を確保して各パンチ
の加圧時の撓みによる上面変位量を均一化するこ
とができ、従つて押出し時にこの圧力の開放によ
るパンチのスプリングの差によつて成形品に異常
な圧力が生ずることが回避され、異常圧力に起因
した成形品の亀裂発生が防止される。

また、プレートとアダプタ間の隙間は、上述し
たように簡単に作り出せるため、下パンチ機構を
複雑化させることがなく、さらに、プレートは全
周において下パンチを支持しているので下パンチ
の直進性を悪化させることもない。

このほか、プレート又はアダプタを交換するだ
けで隙間の大きさを変化させられるので、パンチ
長さの変化に対処することも容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す無負荷状態の
断面図、第２図はその加圧時の断面図、第３図は
従来の下パンチ機構の一例を示す要部断面図、第
４図はδとプレート剛性を求めるための計算実例
を示す図である。 １……最内側下パンチ、２，３……外側の下パ
ンチ、４……基台、５，６……下パンチプレー
ト、７……アダプタ、７ａ……円錐面、１０……
プレート、１０ａ……円形穴、１０ｂ……円錐
面、１１……隙間。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 上パンチに対向させる複数個の下パンチのう
   ち、軸方向寸法が最も長くて成形圧での軸方向
   撓み量が最大となる最内側下パンチを基台で支
   持し、最内側下パンチの外周に同心配置するｎ
   個（ｎ≧１）の外側下パンチは基台に間接的に
   支持される基台上方のｎ個の下パンチプレート
   にそれぞれアダプタを外周支持の状態に取付け
   てそのアダプタの内周側で支持し、かつ、アダ
   プタは、その剛性を基台、下パンチプレート、
   基台と下パンチプレート間のプレート支持部材
   の剛性より小さくて成形圧には耐える大きさに
   して成形圧での軸方向撓み量が最内側下パンチ
   と外側下パンチの軸方向撓み量差よりも小に保
   たれるようにしてある粉末成形用ダイセツトの
   下パンチ機構において、 外側下パンチとこれを支持するアダプタとの
   間に下パンチと同心の円形穴を有するアダプタ
   よりも低剛性のプレートを介在し、このプレー
   トとアダプタの接合界面部に上記円形穴に開放
   してその開放端から外側下パンチの支持領域外
   までパンチ軸方向寸法を次第に縮めながら同心
   円状に広がる隙間を設け、設計上求まる最内側
   下パンチと外側下パンチの成形圧でのパンチ、
   アダプタの撓みによる軸方向上面変位量の差を
   δとしたとき、各外側下パンチについて上記隙
   間の円形穴側開放端部における軸方向寸法をそ
   れぞれの外側下パンチについて求まるδと一致
   させたことを特徴とする粉末成形用ダイセツト
   における下パンチ機構。 (2) 上記隙間が、プレート又はアダプタもしくは
   その両者の接合面に円錐面を設けて作り出され
   ていることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第(1)項記載の粉末成形用ダイセツトにおける
   下パンチ機構。