JPH0716729B2 - 弾性変形型を用いた型成形法 - Google Patents
弾性変形型を用いた型成形法Info
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- JPH0716729B2 JPH0716729B2 JP2069497A JP6949790A JPH0716729B2 JP H0716729 B2 JPH0716729 B2 JP H0716729B2 JP 2069497 A JP2069497 A JP 2069497A JP 6949790 A JP6949790 A JP 6949790A JP H0716729 B2 JPH0716729 B2 JP H0716729B2
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- Japan
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- mold
- elastic deformation
- molded
- molding
- deformation
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
- B30B15/06—Platens or press rams
- B30B15/065—Press rams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/42—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
- B30B15/02—Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
- B30B15/022—Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form
- B30B15/024—Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form using elastic mould parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0018—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、型により被成形材を成形する型成形法に関す
るものであり、さらに詳しくは、材料の弾性変形を利用
して成形時における型の弾性変形を制御し、被成形材を
所要形状に成形する方法（以下、複合型成形法とい
う。）に関するものである。
るものであり、さらに詳しくは、材料の弾性変形を利用
して成形時における型の弾性変形を制御し、被成形材を
所要形状に成形する方法（以下、複合型成形法とい
う。）に関するものである。
［従来の技術］ 現在の型成形技術では、微少量の形状を付与することが
要求されるようになっている。例えば、光学部品の製造
においては、微少な量の形状の変化を精度良く仕上げね
ばならない。
要求されるようになっている。例えば、光学部品の製造
においては、微少な量の形状の変化を精度良く仕上げね
ばならない。
従来の型成形法においては、型は弾性変形しないように
支持される。微小凹凸を有する平滑面を製造する場合に
は、型の表面をそのような微小凹凸を有する形状に成形
する必要がある。しかしながら、目的の凹凸量が小さく
なればなるほど、その製造は困難になる。
支持される。微小凹凸を有する平滑面を製造する場合に
は、型の表面をそのような微小凹凸を有する形状に成形
する必要がある。しかしながら、目的の凹凸量が小さく
なればなるほど、その製造は困難になる。
このような問題を解決するため、本発明者らは、先に、
型の弾性変形を型の厚みの分布により制御する弾性変形
型を用いた型成形法を提案（特願平1-297993号）してい
る。この既提案の方法を利用すれば、容易に微小凹凸を
作成することができるが、この方法では、型の弾性的な
わわみ変形を利用するために、型が薄くなり、特に高強
度の素材の加工に適用する場合には、何らかの対応策を
考慮する必要があった。
型の弾性変形を型の厚みの分布により制御する弾性変形
型を用いた型成形法を提案（特願平1-297993号）してい
る。この既提案の方法を利用すれば、容易に微小凹凸を
作成することができるが、この方法では、型の弾性的な
わわみ変形を利用するために、型が薄くなり、特に高強
度の素材の加工に適用する場合には、何らかの対応策を
考慮する必要があった。
［発明が解決しようとする課題］ 鍛造、鋳造、射出成形等の型成形技術においては、程度
の違いがあるものの、必ず型が被成形材から圧力を受け
る。そのために、型は弾性変形し、製品寸法に狂いを生
ずる可能性がある。従来は、型の変形は避けねばならな
いものと考えられ、型の素材は弾性変形の小さいものを
選択し、型は変形しないように支持することが考慮され
てきが、実際上、変形を避けることができない場合もあ
る。例えば、鍛造では型の変形の解析が行われ、その結
果をもとにして、型の表面形状を修正し、製品の寸法精
度を向上させることも考慮されている。
の違いがあるものの、必ず型が被成形材から圧力を受け
る。そのために、型は弾性変形し、製品寸法に狂いを生
ずる可能性がある。従来は、型の変形は避けねばならな
いものと考えられ、型の素材は弾性変形の小さいものを
選択し、型は変形しないように支持することが考慮され
てきが、実際上、変形を避けることができない場合もあ
る。例えば、鍛造では型の変形の解析が行われ、その結
果をもとにして、型の表面形状を修正し、製品の寸法精
度を向上させることも考慮されている。
しかしながら、型の弾性変形というのは本質的に存在す
るものであり、これを防止したり、あるいは変形量を予
測して、型の表面形状を修正するよりも、効果的に利用
するという発想が必要であると考えられる。
るものであり、これを防止したり、あるいは変形量を予
測して、型の表面形状を修正するよりも、効果的に利用
するという発想が必要であると考えられる。
本発明の技術的課題は、同一応力における材料の弾性変
形量が材料により異なることに着目し、複数の材料の弾
性変形の違いを有効に利用した型を用いることにより、
型の表面を精密に加工したりすることなく、簡単な手段
によって被成形材に所要の形状を付与できるようにし、
しかも型が薄くなることがなく、高強度の素材の加工に
も適用できるようにした型成形法を提供することにあ
る。
形量が材料により異なることに着目し、複数の材料の弾
性変形の違いを有効に利用した型を用いることにより、
型の表面を精密に加工したりすることなく、簡単な手段
によって被成形材に所要の形状を付与できるようにし、
しかも型が薄くなることがなく、高強度の素材の加工に
も適用できるようにした型成形法を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明の複合型成形法は、型
により被加工材からの圧力を受けてその被加工材を成形
するようにした成形法において、上記型を、同一応力で
弾性変形量の異なる２種以上の金属材料によって形成し
た部分的に厚さを異にする複数の型部材を互いに接合状
態で積層させることにより形成して、それらの材料に、
成形時における被成形材の圧力による弾性変形で所要の
成形形状を得るための分布をもたせ、この型（以下、複
合型という。）を使用して、成形時に被成形材から受け
る圧力により型を微少量だけ弾性変形させて、型の表面
に微小な凹凸が出現させ、その変形によって得られる所
要形状に被成形材を成形することを特徴とするものであ
る。
により被加工材からの圧力を受けてその被加工材を成形
するようにした成形法において、上記型を、同一応力で
弾性変形量の異なる２種以上の金属材料によって形成し
た部分的に厚さを異にする複数の型部材を互いに接合状
態で積層させることにより形成して、それらの材料に、
成形時における被成形材の圧力による弾性変形で所要の
成形形状を得るための分布をもたせ、この型（以下、複
合型という。）を使用して、成形時に被成形材から受け
る圧力により型を微少量だけ弾性変形させて、型の表面
に微小な凹凸が出現させ、その変形によって得られる所
要形状に被成形材を成形することを特徴とするものであ
る。
このような本発明の複合型成形法は、型により被成形材
を成形するようにした鍛造、鋳造、あるいは射出成形等
の型成形法のすべてに適用することができる。
を成形するようにした鍛造、鋳造、あるいは射出成形等
の型成形法のすべてに適用することができる。
成形に使用する型の弾性変形を制御するために、型に材
料の分布を持たせるにあたっては、弾性変形量の異なる
２種以上の材料によって形成した凹凸を持つ型部材を互
いに貼り合わせるとか、一方の材料で形成した型部材の
内部に空洞を設け、別の材料をその空洞内部に鋳込むな
どの手段を用いることができる。型の表面で大きく変形
させたい部分は、その下部における弾性変形量の大きい
材料（以下、大変形材という。）の厚さを厚くし、小さ
く変形させたい部分については、弾性変形量の小さい材
料（以下、小変形材という。）の厚さを厚くすればよ
い。より大きな形状変化を与えたい部分は、大変形材よ
りさらに変形量の大きな材料を用いればよい。型の支持
は、型の裏面全体あるい一部で行うことができる。
料の分布を持たせるにあたっては、弾性変形量の異なる
２種以上の材料によって形成した凹凸を持つ型部材を互
いに貼り合わせるとか、一方の材料で形成した型部材の
内部に空洞を設け、別の材料をその空洞内部に鋳込むな
どの手段を用いることができる。型の表面で大きく変形
させたい部分は、その下部における弾性変形量の大きい
材料（以下、大変形材という。）の厚さを厚くし、小さ
く変形させたい部分については、弾性変形量の小さい材
料（以下、小変形材という。）の厚さを厚くすればよ
い。より大きな形状変化を与えたい部分は、大変形材よ
りさらに変形量の大きな材料を用いればよい。型の支持
は、型の裏面全体あるい一部で行うことができる。
被成形材の成形自体は、鍛造、鋳造、あるいは射出成形
等の型成形法によって通常通り行えばよい。
等の型成形法によって通常通り行えばよい。
［作用］ 成形に際し、複合型は被成形材より受ける圧力によって
弾性変形する。その変形量は主として上記圧力と、ヤン
グ率と各材料の厚さによって決まり、内部の大変形材の
厚い部分は大きく弾性変形し、小変形材の厚い部分は小
さく弾性変形する。そのため、例えば、小変形材の内部
に大変形材を部分的に厚さを違えて分布させれば、成形
時の圧力により大変形材の厚さの変化が縮小されて型の
表面に凹凸が出現することになる。変形の様式は、型の
支持条件により、圧縮変形、または曲げとなる。
弾性変形する。その変形量は主として上記圧力と、ヤン
グ率と各材料の厚さによって決まり、内部の大変形材の
厚い部分は大きく弾性変形し、小変形材の厚い部分は小
さく弾性変形する。そのため、例えば、小変形材の内部
に大変形材を部分的に厚さを違えて分布させれば、成形
時の圧力により大変形材の厚さの変化が縮小されて型の
表面に凹凸が出現することになる。変形の様式は、型の
支持条件により、圧縮変形、または曲げとなる。
この弾性変形量の相違によって得られる型表面の形状変
化は、大変形材と小変形材の境界の形状変化に比較して
はるかに小さい。このため、型の加工に際しての工作精
度が、成形品形状に要求されるより悪くても、高精度の
形状の成形品が得られる。もちろん、型の表面は、成形
品に要求されると同じだけの精度を要求されるが、形状
変化を与えながら高精度を出すのに比較すればはるかに
容易である。
化は、大変形材と小変形材の境界の形状変化に比較して
はるかに小さい。このため、型の加工に際しての工作精
度が、成形品形状に要求されるより悪くても、高精度の
形状の成形品が得られる。もちろん、型の表面は、成形
品に要求されると同じだけの精度を要求されるが、形状
変化を与えながら高精度を出すのに比較すればはるかに
容易である。
このように、上記複合型成形法によれば、型の表面を精
密に加工したりする必要がなく、型の弾性変形を有効に
利用し、簡単な手段によって被成形材に所要の形状を付
与することができる。また、複合型は厚くすることがで
きるので、その強度を高めることができ、高強度の素材
の加工にも適用することができる。
密に加工したりする必要がなく、型の弾性変形を有効に
利用し、簡単な手段によって被成形材に所要の形状を付
与することができる。また、複合型は厚くすることがで
きるので、その強度を高めることができ、高強度の素材
の加工にも適用することができる。
［実施例］ 以下に、本発明の複合型成形法の実施例として、本発明
を鉛の鍛造に適用した例について説明する。
を鉛の鍛造に適用した例について説明する。
第１図は、上記複合型成形法の実施に使用した複合型の
構成を示している。この複合型１は、型の弾性変形を制
御するために、弾性変形量の異なる２種の材料によって
形成した同心円状の凹凸を持つ型部材2,3を接合するこ
とにより、型の材料の分布を持たせるもので、一方の型
部材２を構成する小変形材として炭素鋼S45Cを使用し、
他方の型部材３を構成する大変形材としてジュラルミン
を使用している。
構成を示している。この複合型１は、型の弾性変形を制
御するために、弾性変形量の異なる２種の材料によって
形成した同心円状の凹凸を持つ型部材2,3を接合するこ
とにより、型の材料の分布を持たせるもので、一方の型
部材２を構成する小変形材として炭素鋼S45Cを使用し、
他方の型部材３を構成する大変形材としてジュラルミン
を使用している。
同図に示すように、小変形材の型部材２は、厚肉部４を
周辺部とその内側の２ケ所に同心円状に設けてある。こ
れに対し、大変形材の型部材３は、上記小変形材の型部
材２における凹凸と対応する同心円状の凹凸を設けてあ
る。これらの型部材2,3の形状及び寸法は図中に示す通
りである。また、被成形材に接する型部材２の表面５
は、回転式研磨機により鏡面仕上げしてある。
周辺部とその内側の２ケ所に同心円状に設けてある。こ
れに対し、大変形材の型部材３は、上記小変形材の型部
材２における凹凸と対応する同心円状の凹凸を設けてあ
る。これらの型部材2,3の形状及び寸法は図中に示す通
りである。また、被成形材に接する型部材２の表面５
は、回転式研磨機により鏡面仕上げしてある。
このような複合型１に被成形材による荷重を加えた場合
には、凹凸の高さである2.5mmの間のS45Cとジュラルミ
ンの弾性変形量の相違が、表面の凹凸として現れるはず
である。計算上、S45Cのヤング率を、21.14×1010Pa、
ジュラルミンのヤング率を、7.15×1010Pa、応力を80MP
aとすると、2.5mmの凹凸部分の間の弾性変形量の差は、
1.8μｍである。このため、被成形材の表面には、S45C
の厚肉部がこれだけくぼんだ凹凸構造が同心円状に現
れ、さらに、凹凸位置から型表面まで1mmの厚さがある
ので、凹凸構造は滑らかとなり、凹部が照射光線を集光
するはずである。このため、反射像を観察すれば、凹凸
構造が形成されたかどうかが確認できる。
には、凹凸の高さである2.5mmの間のS45Cとジュラルミ
ンの弾性変形量の相違が、表面の凹凸として現れるはず
である。計算上、S45Cのヤング率を、21.14×1010Pa、
ジュラルミンのヤング率を、7.15×1010Pa、応力を80MP
aとすると、2.5mmの凹凸部分の間の弾性変形量の差は、
1.8μｍである。このため、被成形材の表面には、S45C
の厚肉部がこれだけくぼんだ凹凸構造が同心円状に現
れ、さらに、凹凸位置から型表面まで1mmの厚さがある
ので、凹凸構造は滑らかとなり、凹部が照射光線を集光
するはずである。このため、反射像を観察すれば、凹凸
構造が形成されたかどうかが確認できる。
上述したところを確認するための実験は、上記複合型の
上に直径40mm、高さ5.5mmの鉛の鍛造ビレットを載置
し、その上に直径50mm、高さ12mmのS45C製の金型を載置
し、島津製作所製の200トン万能材料試験機で16トンの
荷重を加えて行った。鍛造後のビレット直径は50mmであ
り、上記荷重は80MPaの応力に相当する。実験に先立っ
て、金型表面に平行光線を照射し、反射像より、表面に
金型内部の凹凸に対応した凹凸を生じていないことを確
認した。
上に直径40mm、高さ5.5mmの鉛の鍛造ビレットを載置
し、その上に直径50mm、高さ12mmのS45C製の金型を載置
し、島津製作所製の200トン万能材料試験機で16トンの
荷重を加えて行った。鍛造後のビレット直径は50mmであ
り、上記荷重は80MPaの応力に相当する。実験に先立っ
て、金型表面に平行光線を照射し、反射像より、表面に
金型内部の凹凸に対応した凹凸を生じていないことを確
認した。
形状確認のために、鍛造後の成形品表面にレーザーの平
行光線を照射し1m離れたスクリーンに反射像を投影し、
観察した。その結果、S45Cの厚肉部に相当する２ケ所に
同心円状に明部が認められ、この部分に集光する凹構造
が形成されたことを確認した。また、金型表面に平行光
線を照射し、その反射像より、金型材料が降伏して凹凸
を生じていないことを確認した。
行光線を照射し1m離れたスクリーンに反射像を投影し、
観察した。その結果、S45Cの厚肉部に相当する２ケ所に
同心円状に明部が認められ、この部分に集光する凹構造
が形成されたことを確認した。また、金型表面に平行光
線を照射し、その反射像より、金型材料が降伏して凹凸
を生じていないことを確認した。
［発明の効果］ 以上に詳述した本発明の方法では、従来の型を変形させ
ない型成形法では付与が困難な微少な凹凸を、型の弾性
変形を有効に利用した簡単な手段によって、成形品に対
して容易に与えることができる。しかも、型自体を薄く
したりする必要がなく、必要な強度を持たせることがで
きるので、変形抵抗の大きい高強度の素材の加工に適用
するのに有利である。
ない型成形法では付与が困難な微少な凹凸を、型の弾性
変形を有効に利用した簡単な手段によって、成形品に対
して容易に与えることができる。しかも、型自体を薄く
したりする必要がなく、必要な強度を持たせることがで
きるので、変形抵抗の大きい高強度の素材の加工に適用
するのに有利である。
なお、本発明は、光学部品や、光反射を利用した装飾品
等の製造において、微少な量の変化を精度良く仕上げる
ために有効であるが、これらに限定されるものではない
ことはもちろんである。
等の製造において、微少な量の変化を精度良く仕上げる
ために有効であるが、これらに限定されるものではない
ことはもちろんである。
第１図は本発明に係る弾性複合型を用いた型成形法の実
施に用いる複合型の形状例を示す断面図である。 １……複合型、2,3……型部材、４……厚肉部。
施に用いる複合型の形状例を示す断面図である。 １……複合型、2,3……型部材、４……厚肉部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｃ 45/26 7158−4Ｆ
Claims (1)
- 【請求項１】型により被加工材からの圧力を受けてその
被加工材を成形するようにした成形法において、 上記型を、同一応力で弾性変形量の異なる２種以上の金
属材料によって形成した部分的に厚さを異にする複数の
型部材を互いに接合状態で積層させることにより形成し
て、それらの材料に、成形時における被成形材の圧力に
よる弾性変形で所要の成形形状を得るための分布をもた
せ、 この型を使用して、成形時に被成形材から受ける圧力に
より型を微少量だけ弾性変形させて、型の表面に微小な
凹凸を出現させ、その変形によって得られる所要形状に
被成形材を成形する、 ことを特徴とする弾性変形型を用いた型成形法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2069497A JPH0716729B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 弾性変形型を用いた型成形法 |
| US07/668,168 US5094796A (en) | 1990-03-19 | 1991-03-12 | Elastically deformable die and method of die forming using the die |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2069497A JPH0716729B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 弾性変形型を用いた型成形法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03268826A JPH03268826A (ja) | 1991-11-29 |
| JPH0716729B2 true JPH0716729B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=13404416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2069497A Expired - Lifetime JPH0716729B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 弾性変形型を用いた型成形法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5094796A (ja) |
| JP (1) | JPH0716729B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4219667C2 (de) * | 1992-06-16 | 1994-12-01 | Kernforschungsz Karlsruhe | Werkzeug und Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Kunststoffschicht |
| JP2002536778A (ja) | 1999-02-12 | 2002-10-29 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | データ記憶媒体 |
| US7179551B2 (en) | 1999-02-12 | 2007-02-20 | General Electric Company | Poly(arylene ether) data storage media |
| DE10192501D2 (de) * | 2000-06-21 | 2003-06-12 | Peter Goericke | Presswerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeugs |
| CA2444016A1 (en) * | 2001-04-17 | 2002-10-24 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Method of fabricating a microstructure |
| DE10148954B4 (de) * | 2001-10-04 | 2013-06-13 | Siempelkamp Maschinen- Und Anlagenbau Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Kompensation von Verformungen an Spannflächen von Maschinen |
| US20080307849A1 (en) * | 2004-11-26 | 2008-12-18 | Agency For Science, Technology And Research | Method And Apparatus For Forming Microstructures |
| DE102006058474A1 (de) * | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Brandenburger Isoliertechnik Gmbh & Co. | Verfahren zur Verringerung der Planparallelitätstoleranz einer Presse, sowie Prepreg zur Durchführung des Verfahrens |
| DE102007012860B4 (de) * | 2007-03-17 | 2010-08-26 | Schuler Pressen Gmbh & Co. Kg | Werkzeug für eine Presse mit variabler Steifigkeit |
| US20150246383A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Ford Motor Company | System and process for producing a metallic article |
| US9302310B2 (en) * | 2014-03-19 | 2016-04-05 | Ford Global Technologies, Llc | Composite dies and method of making the same |
| DE102016115446A1 (de) | 2016-08-19 | 2018-02-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Bombiervorrichtung für eine Umformmaschine, Umformmaschine mit Bombiervorrichtung, Werkzeug mit Bombiervorrichtung und Bombierverfahren |
| JP7207276B2 (ja) * | 2019-11-20 | 2023-01-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | プレス成形金型 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1883968A (en) * | 1930-06-28 | 1932-10-25 | Baker & Co Inc | Dental swaging press |
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