JPH07214196A - 超塑性材料の塑性加工用金型の位置決め装置 - Google Patents

超塑性材料の塑性加工用金型の位置決め装置

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JPH07214196A
JPH07214196A JP6036412A JP3641294A JPH07214196A JP H07214196 A JPH07214196 A JP H07214196A JP 6036412 A JP6036412 A JP 6036412A JP 3641294 A JP3641294 A JP 3641294A JP H07214196 A JPH07214196 A JP H07214196A
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Masashi Tawatari
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    • 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
    • B30B15/026—Mounting of dies, platens or press rams

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金型昇温前に安全かつ容易に、正確に位置決
めでき、昇温前後で狂いが生じないようにした超塑性材
料加工用金型の位置決め装置を提供する。 【構成】 金型Mは、そのセンター位置に、テーパ状に
形成された位置決め穴30を有し、かつ金型Mの四方の側
壁に係合溝40が形成されており、前記位置決め穴に密着
するテーパー部10a を先端に有する位置決めピン10が、
ボルスタ1に形成された収容孔11に収容され、かつスプ
リング12により金型側に突出するよう付勢されており、
前記係合溝40に嵌入する係合部20a を先端に有する係合
ピン20が、固定ブロック2に形成された収容孔21に収容
され、かつスプリング22より金型側に突出するよう付勢
されており、位置決めピン10と位置決め穴30のテーパー
による自動調心作用により金型Mを自動位置決めし、係
合溝40と係合ピン20で廻り止めとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超塑性材料の塑性加工用
金型の位置決め装置に関する。ある種の金属や合金では
高温で数倍から数百倍の均一の延びを示す特異な特性が
あり、このような特性を有する材料を超塑性材料とい
う。通常の熱間加工では、素材との接触時に素材との温
度差によって金型が破損しない程度に、例えば350 〜40
0 度に金型を余熱するが、金属の超塑性を利用して塑性
加工を行う場合は、金型を金属の加熱温度と同程度の高
温(例えば1000度)に加熱した状態で、低速(例えば1
mm/min )で、上下金型で素材を加圧して加工する。本
発明は、このような通常の熱間加工より高温に加熱され
る塑性加工用金型の位置決め装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高温に加熱される金型は、その熱膨脹の
ため金型周囲との位置決めができないので、通常は、図
7に示すような上下金型51,52 に加工された凸部53と凹
部54の嵌合により位置決めするか、あるいは金型を昇温
させた後で金型周囲と固定し、位置決めするようにして
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記前者の
凹凸部による位置決め装置では、金型に凹凸部を設け
る分、金型製作費が高くなり、また金型の有効スペース
が低下するという問題があり、さらに加圧ストローク
の長いワークに対しては、凹凸部の深さであるd寸法が
大きくなり、場合によっては金型の寸法上の制約により
位置決め用凹凸部を形成できないという、種々の問題が
ある。そして、上記後者の昇温後に位置決めする方法で
は、金型が例えば1000度近くの高温であるため、危険で
あり位置決め作業が困難であるという問題がある。
【0004】本発明は上記の事情に鑑み、金型昇温前に
安全かつ容易に、そして正確に位置決めでき、昇温前後
で狂いが生じないようにした超塑性材料の塑性加工用金
型の位置決め装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1発明の塑性加工用金
型の位置決め装置は、上下金型からなる金型が、いずれ
もボルスタに固定されると共に前記金型の周囲を囲繞
し、かつ断熱材が内張りされた固定ブロックに取付けら
れるものであり、各上下金型は、そのセンター位置に、
奥側の直径が小さく開口側の直径が大きいテーパ状に形
成された位置決め穴を有し、かつ金型の側壁に係合溝が
形成されており、前記位置決め穴に密着するテーパー部
を先端に有する位置決めピンが、ボルスタに形成された
収容孔に収容され、かつスプリングにより金型側に突出
するよう付勢されており、前記係合溝に嵌入する係合部
を先端に有する係合ピンが、固定ブロックに形成された
収容孔に収容され、かつスプリングにより金型側に突出
するよう付勢されていることを特徴とする。
【0006】第2発明の位置決め装置は、前記係合溝
が、位置決め穴の中心を通るx軸上において金型側壁の
外面に形成された第1、第2係合溝と、前記位置決め穴
の中心を通り前記x軸に直交するy軸上において金型側
壁の外面に形成された第3、第4係合溝とからなること
を特徴とする。第3発明の位置決め装置は、前記係合溝
の側壁が、平面視において、金型のセンターに収束する
角度のテーパー角をつけて形成されていることを特徴と
する。第4発明の位置決め装置は、前記係合溝の底面
が、側面視において、相手方金型との合せ面から反合せ
面側へ遠ざかるにしたがって外側へ傾斜するテーパー角
を付けて形成されていることを特徴とする。
【0007】
【作用】第1発明において、上下各金型は固定ブロック
内に取付けるとき、位置決めピンの先端が金型センター
の位置決め穴に入り、位置決めピンのテーパーと位置決
め穴のテーパーによる自動調心作用により、金型は自動
的に位置決めされる。また位置決めされた金型の係合溝
に対し係合ピンの先端を嵌入させると、金型の廻り止め
となる。そして、位置決めピンと位置決め穴はテーパー
による嵌合であるため、金型の昇温による熱膨脹によっ
て位置決め穴が拡大しても位置決めピンが更に奥深く入
るだけで中心はずれないので、正確な位置をそのまま保
つことができる。
【0008】第2発明では、係合溝が金型の4方向から
形成され、いずれも金型中心に向って係合ピンが突入す
るので、金型の廻り止め効果がより確実となる。第3発
明では、係合溝のテーパーが金型中心に収束する角度で
あるので、係合ピンの突入によって位置決めピンによる
位置決めが狂うことなく、むしろ位置決めをより確実に
する方向に力が作用するので、位置決めが一層正確とな
る。第4発明では、係合ピンの押し付け力が金型をボル
スタ側に押し付ける分力を生ずるので、ノックアウト時
の金型の浮き上がりが防止される。
【0009】
【実施例】つぎに本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。本発明が適用される金型は上下一対となる上型と下
型で構成されるが、位置決め装置は実質的に上型用も下
型用も同一であるため、以下の説明は、下金型で代表さ
せて一方のみを説明する。
【0010】図1は金型の中央縦断面図、図2はその平
面図である。図1〜2において、1はボルスタであり、
その上面に固定ブロック2が取付けられている。固定ブ
ロック2は4個の側壁2a,2b,2c,2dと底壁2eとから構
成され、各側壁2a,2b,2c,2dの内面および底壁2eの表
面にはセラミック製などの断熱材3が内張りされてい
る。各側壁2a,2b,2c,2dから構成される固定ブロック
2は金型Mを囲繞するよう四方を囲んでいる。また、固
定ブロック2の底壁2eの表面上の断熱材3の上面にはヒ
ーターが埋設された加熱プレート4が設置されている。
この加熱プレート4は金型Mを高温に加熱するためのも
のである。
【0011】金型Mのうち下型は底面のセンター位置0
に、上型は天面のセンター位置0に、位置決め穴30が形
成される。この位置決め穴30は、図3に示すように奥側
の直径d1が小さく、開口側の直径d2が大きいテーパー状
に形成された穴である。一方、図1に示すようにボルス
タ1には位置決めピン10を収容する収容孔11が形成さ
れ、該収容孔11と同軸同径の孔が固定ブロック2の底壁
2e、断熱材3、加熱プレート4にも形成されている。そ
して、この収容孔11に断面円形の位置決めピン10が挿入
されており、スプリング12によって金型Mへ突出する方
向に付勢されている。
【0012】図3に示すように、位置決めピン10の先端
はテーパー状に形成されたテーパー部10a を有し、この
テーパー部10a は、前記金型Mの位置決め穴30と同じテ
ーパー角θのテーパーとなっている。なお、δ1 は位置
決め穴30と位置決めピン10の先端面とのクリアランスで
あり、このクリアランスδ1 は図4の想像線に示すよう
に加熱により金型M、またその位置決め穴30が膨脹し、
位置決めピン10が更に奥深く入っていった状態になって
も、そのときのクリアランスδ2 がゼロにならないよう
に設定される。もし、クリアランスδ2 がゼロになる
と、位置決め穴30と位置決めピン10のテーパー部10a と
が密着しなくなり、金型Mの位置が狂うことになるから
である。前記テーパー角θは、金型Mにスラスト力Fが
作用したとき位置決めピン10を下方に押し下げる分力f
ができるだけ小さく、好ましくはスプリング12の弾発力
よりも小さくなるように設定される。
【0013】図1〜2に示すように、金型Mの4面の側
壁にはそれぞれ係合溝40が形成されている。この係合溝
40の側壁41は平面視において金型Mのセンター0に収束
するテーパー角θ2を付けて形成され、また係合溝40の
底壁42は側面視において相手方金型との合せ面(図1で
は金型Mの上面)から反合せ面(図1に示す下型では底
面、上型では天面)へ向うにつれて、外側へ傾斜するテ
ーパー角αを付けて形成されている。
【0014】一方、固定ブロック2の各側壁2a,2b,2
c,2dにおいて、金型Mのセンター0を通るx軸上とそ
れに直交するy軸上に、それぞれ角形断面の収容孔21が
形成され、その収容孔21内に断面角形の係合ピン20が挿
入されており、スプリング22によって金型M側へ突出す
る方向に付勢されている。なお、係合ピン20の先端の係
合部20a は側面視において前記テーパー角αと同じ角度
αの傾斜が付けられている。
【0015】図6には、常温での係合溝40の底壁42と係
合ピン20の先端とのクリアランスδ3 を実線で示し、熱
膨脹時に穴径が拡大しながら外方へズレを生じた底壁42
と係合溝40内へ更に深く入っていった係合ピン20とのク
リアランスδ4 を想像線で示している。常温でのクリア
ランスδ3 は熱膨脹時のクリアランスδ4 がゼロになら
ないように設定される。もし、クリアランスδ4 がゼロ
になると、係合溝40と係合ピン20が密着しなくなり、金
型Mのセンター0まわりの回動をわずかでも許すことに
なり、上下金型の位置合せがズレるので好ましくない。
前記係合溝40の底壁42の傾斜角αは金型Mをボルスタ側
に押し付ける分力fを生じさせるものであり、これによ
り金型底部にノックアウト力が作用しても金型Mが浮き
上がることはない。
【0016】本実施例では、位置決めピン10の先端のテ
ーパー部10a および係合ピン20の先端の係合部20a はピ
ン本体とは別の材料(たとえばセラミックス材)で別体
に形成したものを着脱自在に取付け、断熱効果を図ると
ともに磨耗時の交換を容易としている。なお、磨耗を考
慮する必要のない場合には、テーパー部10a および係合
部20aをセラミックス材などで本体と一体に形成したも
のでもよい。
【0017】上記の係合溝40と係合ピン20による廻り止
め構造は、1ヵ所でも、2ヵ所でも、3ヵ所でもよい
が、本実施例のように4ヵ所設ける方が対向する係合ピ
ン20同士の力が相殺され、金型Mの位置ズレを防止でき
るので、より好ましい。
【0018】上記の位置決め穴30と位置決めピン10の嵌
合による位置決め作用、また係合溝40と係合ピン20の嵌
合による廻り止め作用は、いずれもテーパーによる自動
調心作用を活かしたものであり、熱膨張により位置決め
穴30および係合溝40が拡大しても、位置決めピン10およ
び係合ピン20が更に奥へ入るだけで横方向のズレは生じ
ない。したがって、金型Mの加熱による熱膨張の影響を
受けることなく、金型Mを正確に位置決めすることがで
きる。
【0019】上記の構造において、固定ブロック2に内
張りされた断熱材3により固定ブロック2の外側にはほ
とんど熱の伝達は生じない。そこで上下ボルスタ1の位
置決めは熱の影響を受けない固定ブロック2の外側で行
えるため、従来から広く採用されているガイドポストあ
るいはガイドブロックによる方法をとくに制限なく採用
することができる。図2は上記ガイドブロックを例示す
るものであり、三角柱状のブロック5,6をそれぞれ上
下ボルスタに取付け、各ブロック5,6のガイド面7が
金型センター0を通る対角線上に位置するように配置し
たものである。
【0020】上記の位置決め装置であれば、位置決めピ
ン10で金型Mの位置決めを行い、係合ピン20で廻り止め
を果すことができるので位置決め作業が簡単であると共
に、その後金型Mの昇温を加熱プレート4で行えばよい
ので、安全でもある。そして前述のごとくテーパーによ
る自動調心作用であるので熱膨脹後も位置決めに狂いが
生ずることはない。さらに、金型Mに凹凸部を形成する
よりもセンターの位置決め穴30や側壁の係合溝40は金型
の有効スペースに影響を与えないので、寸法上の制約が
少なく多くの金型を適用できるという利点がある。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、金型昇温前に安全かつ
容易に、そして正確に位置決めでき、昇温前後で狂いが
生じないようにした超塑性材料の塑性加工用金型の位置
決め装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる位置決め装置の中央
縦断面図である。
【図2】本発明の一実施例に係わる位置決め装置の平面
図である。
【図3】位置決めピン10と位置決め穴30の拡大図であ
る。
【図4】位置決め穴30の熱膨脹時の説明図である。
【図5】係合ピン20と係合溝40の拡大図である。
【図6】係合溝40の熱膨脹時の説明図である。
【図7】従来の金型の位置決め装置の説明図である。
【符号の説明】
1 ボルスタ 2 固定ブロック
3 断熱材 4 加熱プレート 10 位置決めピン
11 収容孔 12 スプリング 20 係合ピン
21 収容孔 22 スプリング 30 位置決め穴
40 係合溝

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超塑性材料を塑性加工する金型の位置決め
    装置であって、該金型は上下金型からなり、いずれもボ
    ルスタに固定されると共に、前記金型の周囲を囲繞し、
    かつ断熱材が内張りされた固定ブロックに取付けられる
    ものであり、各上下金型は、そのセンター位置に、奥側
    の直径が小さく開口側の直径が大きいテーパ状に形成さ
    れた位置決め穴を有し、かつ金型の側壁に係合溝が形成
    されており、前記位置決め穴に密着するテーパー部を先
    端に有する位置決めピンが、ボルスタに形成された収容
    孔に収容され、かつスプリングにより金型側に突出する
    よう付勢されており、前記係合溝に嵌入する係合部を先
    端に有する係合ピンが、固定ブロックに形成された収容
    孔に収容され、かつスプリングより金型側に突出するよ
    う付勢されていることを特徴とする超塑性材料の塑性加
    工用金型の位置決め装置。
  2. 【請求項2】前記係合溝が、位置決め穴の中心を通るx
    軸上において金型側壁の外面に形成された第1、第2係
    合溝と、前記位置決め穴の中心を通り前記x軸に直交す
    るy軸上において金型側壁の外面に形成された第3、第
    4係合溝とからなる請求項1記載の位置決め装置。
  3. 【請求項3】前記係合溝の側壁が、平面視において、金
    型のセンターに収束する角度のテーパー角を付けて形成
    されている請求項2記載の位置決め装置。
  4. 【請求項4】前記係合溝の底面が、側面視において、相
    手方金型との合せ面から反合せ面側へ遠ざかるにしたが
    って外側へ傾斜するテーパー角を付けて形成されている
    請求項2記載の位置決め装置。
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