JPH0788698A - 粉末成形品の横孔成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 横孔を有する粉末成形品を全体にわたり均一
な密度に、しかも高品質に成形することができる粉末成
形品の横孔成形用金型を提供すること。 【構成】 型空間４４にあらかじめ充填された材料粉末
２０内に、水平ロッド５４を押し込みつつ挿入し、この
水平ロッド５４の挿入に対応して蓋体４０を後退させな
がら水平ロッド５４の先端部をダイス３６の側壁内面に
形成された挿入孔４８に挿入する。この後、材料粉末２
０に対して、水平ロッド５４を中心に上下双方から上パ
ンチ１８および下パンチ１６により均等な圧縮比で加圧
させることにより、横孔を有する粉末成形品を成形する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末成形プレス機で圧
縮成形される成形品に対し横孔を成形するための、粉末
成形品の横孔成形用金型の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車部品等に使用される粉末成
形品に対し、横孔を成形する必要がある場合には、たと
えば圧縮成形後に、焼結された成形品に対し、ドリルや
ボール盤などの穴明け加工機械を用いて横孔を穿孔して
いた。ところが、焼結された成形品は、硬度が高く機械
加工性が悪いため作業能率を低下させ、また、工具の磨
耗や損傷も多くなって工具費の負担が増大し、しかも横
孔加工が別工程になるので作業に連続性がない等、製造
コストがアップするという問題があった。

【０００３】また、圧縮成形後に打抜きにより横孔を明
けるようにした技術がある（実公平２−１６８７９号公
報参照）。この場合は、ダイスを貫通して型空間を水平
に横切る態様で出没自在に装着された横孔加工用の打抜
きパンチが設けられ、上下の各パンチで鉛直方向に圧縮
成形された環状の成形品に対し、前記打抜きパンチで横
孔が穿孔されることになる。しかしながら、型空間内で
圧縮成形された焼結前の成形品は非常に脆く、打抜きパ
ンチで横孔を穿孔した場合に割れや欠け等の欠損が発生
し易い。また、打抜きのカスは排出されるので材料の歩
留まりが悪く、しかも環状部品以外には適用困難であ
る。さらに、打抜きに大きな駆動力を要するため装置が
大型化することとなる。

【０００４】これらに対し、図５に示すように、粉末成
形プレス機で圧縮成形するだけで横孔を成形するように
した技術がある（たとえば、特開平４−３２７３９８号
公報参照）。この粉末成形品の横孔成形用金型は、図示
のように、材料粉末２０が充填される型空間の側壁を形
成するダイス１０と、型空間の上下面壁を形成し充填さ
れる材料粉末を圧縮すべく対向配置された上パンチ１８
および下パンチ１６とを有する。この金型を使用して粉
末成形品を成形する場合、あらかじめ横孔に相当する空
隙を確保するために、ダイス１０の側壁を貫通して設け
られた水平ロッド１４を、水平駆動手段３２を作動させ
て型空間へ挿入し、この後、前記型空間に材料粉末２０
を供給して充填する。そして、このように型空間に充填
された材料粉末２０に対して、水平ロッド１４を中心に
上下双方から上パンチ１８および下パンチ１６により均
等な圧縮比で加圧させ、加圧完了後に水平ロッド１４を
引き抜くことで横孔が成形される。

【０００５】この横孔成形用金型によれば、作業能率が
良く安価な製造コストで横孔の成形された粉末成形品を
製造することができる。また、粉末成形品の欠損も少な
く、装置の小型化も可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５の
粉末成形品の横孔成形用金型を使用する場合にあって
は、材料粉末２０は図中上方から型空間に充填されるこ
とになるが、当該型空間に水平ロッド１４が水平に挿入
されているため、この水平ロッド１４の下側への給粉が
阻害されてしまう。このため、水平ロッド１４の下側の
粉末量は、上側の粉末量に比べ不足する傾向にある。た
とえば、図６に示すような形状に製造された粉末成形品
２２について横孔の軸心を含む水平面で切断し、上側２
２ａと下側２２ｂとの密度を測定した結果、図７に示す
ように下側２２ｂの密度（図中黒丸印）が上側２２ａの
密度（図中白丸印）より０．０１〜０．１０ g/cm³低い
ことが判明した。したがって、上記金型で製造された粉
末成形品は、密度が不均一であり、あまり品質の良い製
品とは言えないものである。

【０００７】この場合に、貫通しない横穴を成形すると
きは、前記型空間に材料粉末２０を供給して充填した後
に、水平ロッド１４を前記材料粉末２０内に所定距離だ
け挿入することにより、当該型空間内における水平ロッ
ド１４の上下の粉末量の差をなくすことが可能である
が、貫通する横孔を成形するときは、次のような問題が
ある。

【０００８】すなわち、図５に示したように、前記型空
間に材料粉末２０を供給して充填した後に、水平ロッド
１４をダイス１０の側壁に達するまで前記材料粉末２０
内に押し込みつつ挿入していくと、水平ロッド１４の先
端部とダイス１０の側壁内面との間３４に材料粉末２０
が侵入し、その結果、成形品にバリが発生することとな
る。したがって、望ましい貫通横孔を有する粉末成形品
を成形することが困難と言える。しかも、このバリを後
工程で除去するには、非常に大きな手間を要し、この
際、製品に割れや欠け等の欠損が発生する虞れもある。

【０００９】ここで、ダイス１０の側壁内面に開口して
水平ロッド１４の先端部が埋没するまで挿入される挿入
孔を設けることも考えられるが、挿入孔として貫通しな
い穴を設けると、型空間４４に供給される材料粉末２０
は前記穴に入り込むこととなり、水平ロッド１４の先端
部を前記穴に埋没させるまで挿入することは難しい。ま
た仮に、当初は水平ロッド１４の挿入が可能であったと
しても、何回か成形するうちに材料粉末２０が前記穴に
徐々に堆積されていくので、圧縮成形に使用される材料
粉末２０の量が変化して成形後の製品の密度が変動する
ばかりか、結局、前記横穴は徐々に塞がれることにな
り、前述したように、成形品にバリが発生する事態を招
くこととなる。

【００１０】一方、前記挿入孔として貫通する孔を設け
た場合は、多くのしかも一定しない量の材料粉末２０が
前記挿入孔に入り込むので、圧縮成形に使用される材料
粉末２０の量を正確に確保できず成形後の製品の密度が
ばらつくとともに、材料粉末のムダも多くなる。

【００１１】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、本発明の目的は、横孔を有する粉
末成形品を全体にわたり均一な密度に、しかも高品質に
成形することができる粉末成形品の横孔成形用金型を提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、材料粉末が充填される型空間の側壁を形成
するダイスと、当該側壁に対して穿設されるガイド孔の
内径と等しい外径に形成されて前記ダイスの側壁を貫通
して前記型空間へ出没可能な水平ロッドと、前記型空間
の上下面壁を形成し前記型空間内に充填される材料粉末
を前記型空間の両開口側から圧縮すべく対向配置された
上パンチおよび下パンチとを有する粉末成形品の横孔成
形用金型であって、前記型空間内で水平移動される前記
水平ロッドの先端部が挿入される挿入孔を当該型空間に
開口して形成し、この挿入孔への前記水平ロッドの挿入
に対応して後退する前記挿入孔を塞ぐ蓋体を設けたこと
を特徴とする粉末成形品の横孔成形用金型である。

【００１３】

【作用】上記構成の本発明の粉末成形品の横孔成形用金
型を使用して成形を行う場合にあっては、型空間にあら
かじめ充填された材料粉末内に、水平ロッドを押し込み
つつ挿入し、この水平ロッドの挿入に対応して蓋体を後
退させながら水平ロッドの先端部を型空間に開口して形
成された挿入孔に挿入する。この後、材料粉末に対し
て、水平ロッドを中心に上下双方から上パンチおよび下
パンチにより均等な圧縮比で加圧させることによって横
孔を有する粉末成形品が成形される。こうして、型空間
内に充填される材料粉末は、常に一定量だけ正確に供給
されるばかりか、水平ロッドの上側および下側への供給
量は、きわめて均一となる。また、たとえば水平ロッド
の先端部とダイスの側壁内面との間に材料粉末が侵入し
て挟み込むこともない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る粉末成形品の
横孔成形用金型の概略構成を示す縦断面図、図２および
図３は、図１に示される金型を使用して粉末成形品を成
形する手順を示す図、図４は、図１に示される金型を使
用して成形された粉末成形品の密度測定結果を示す図で
あり、図５に示した部材と共通する部材には同一の符号
を付して、その説明は一部省略する。

【００１５】図１に示したように、本実施例の粉末成形
品の横孔成形用金型は、図示しないダイプレートに固定
された円筒状のダイス３６と、図示しない加圧駆動装
置、たとえば油圧シリンダによって昇降されてダイス３
６の軸心孔内へ下方から嵌入される円柱状の下パンチ１
６と、図示しない加圧駆動装置、たとえばクランク機構
によって昇降されてダイス３６の軸心孔内へ上方から嵌
入される円柱状の上パンチ１８とで構成され、上記ダイ
ス３６の軸心孔と下パンチ１６の上端面および上パンチ
１８の下端面とによって材料粉末２０が充填される型空
間４４が形成されている。

【００１６】また、この横孔成形用金型は、ダイス３６
の図中に表れた断面の左右の一方に形成されたガイド孔
４６に嵌挿され、前記型空間４４の上下方向中心部を水
平に横切る態様で出没自在に装着された横孔加工用の水
平ロッド５４を有する。この水平ロッド５４は、たとえ
ば油圧または空気圧の流体シリンダによる水平駆動手段
３２により、水平駆動せられ、前記型空間４４に充填さ
れた材料粉末２０内に押し込みつつ挿入される。この水
平ロッド５４の外径は、成形しようとする横孔の内径と
等しく形成されている。なお、上記水平駆動手段３２や
加圧駆動装置は、たとえば油圧サーボ回路によって制御
されることが望ましい。

【００１７】本実施例の横孔成形用金型においては、図
１に示したように、特に、ダイス３６の側壁に型空間４
４に開口して挿入孔４８が形成されており、当該型空間
４４内で水平移動される水平ロッド５４の先端部がこの
挿入孔４８に挿入されるようになっている。また、挿入
孔４８に連通して、弾性部材４２が収容される収容部５
０が形成されている。前記挿入孔４６には、蓋体４０が
嵌挿されており、この蓋体４０は、ヘッド部４０ａとロ
ッド部４０ｂとからなる。前記収容部５０と前記挿入孔
４８とが連通する部分には段差部５０ａが形成され、前
記蓋体４０は、通常、弾性部材４２による弾発力を受け
て図中右方向に移動せられヘッド部４０ａの端面が前記
段差部５０ａに当接した状態となっている。この状態
で、蓋体４０のロッド部４０ｂは、その先端がダイス３
６の側壁内面と同一面に位置するような長さに形成され
ている。これにより、型空間４４が所定の円柱形状を呈
し、この型空間４４に充填される材料粉末２０の量が正
確に確保される。

【００１８】また、前記水平ロッド５４の先端部は、挿
入力を低減し、かつ前記挿入孔４８に挿入されやすいよ
うにテーパ形状に形成される。本実施例では、図１に示
したように、蓋体４０を押し込み易く、また挿入孔４６
に挿入し易くするため、複合テーパ形状を採用してい
る。そして、前記型空間４４に充填された材料粉末２０
内に、水平ロッド５４を押し込みつつ挿入し、前記蓋体
４０を後退させながら水平ロッド５４の先端部を挿入孔
４８に挿入した後、材料粉末２０に対して、水平ロッド
５４を中心に上下双方から上パンチ１８および下パンチ
１６により均等な圧縮比で加圧させることによって横孔
が成形されるように構成されている。

【００１９】次に、本実施例の作用を説明する。まず、
図２（ａ）に示したように、下パンチ１６がダイス３６
の軸心孔の所定位置へ嵌入され、水平ロッド５４をその
先端部がダイス３６の側壁内面と同一面に位置するよう
にガイド孔４６内に収納させるとともに、上パンチ１８
を所定距離だけダイス３６から上方に離間させる。次い
で、フィーダ３８により、型空間４４内に材料粉末２０
が全体的に均一となるように供給される。また、フィー
ダ３８の下端がダイス３６の上端３６ａに当接して摺動
しながら図中水平方向に移動するようになっており、い
わゆる摺り切りにより材料粉末２０はダイス３６の上面
３６ａと同一面位置まで正確に供給される。このとき、
ダイス３６の側壁内面の水平ロッド５４の先端部に対向
する位置に形成された挿入孔４８は、弾性部材４２によ
る弾発力を受けた蓋体４０により閉じられており、材料
粉末２０の侵入を防止している。

【００２０】次に、図２（ｂ）に示したように、上パン
チ１８を下降させてダイス３６の軸心孔の所定位置へ僅
かに嵌入させた後、水平駆動手段３２により、水平ロッ
ド５４を水平駆動し、前記型空間４４に充填される材料
粉末２０内に押し込みつつ挿入する。ここで、水平ロッ
ド５４の先端部はテーパ形状となっているため、挿入力
は比較的小さくて済む。また、水平ロッド５４を材料粉
末２０内に挿入しても型空間４４内の材料粉末２０は全
体的に均一が保たれる。

【００２１】水平ロッド５４の先端部がダイス３６の側
壁内面に形成された挿入孔４８に設けられた蓋体４０の
端面に当接すると、水平ロッド５４は、水平駆動手段３
２により、この蓋体４０に付勢される弾性部材４２によ
る弾発力に抗してさらに押し込まれ、図２（ｃ）に示し
たように、所定の位置で停止する。こうして、圧縮成形
に備えての成形位置に、各部材がセットされる。水平ロ
ッド５４がダイス３６の側壁内面に形成された挿入孔４
８に挿入されるとき、若干の材料粉末が前記挿入孔４８
に侵入するが、僅かでしかも常に一定量であるため、成
形後の製品の密度に与える影響はない。

【００２２】次に、図３（ａ）に示したように、上パン
チ１８を下降させると同時に下パンチ１６を上昇させ、
材料粉末２０を上パンチ１８と下パンチ１６とで上下双
方から加圧して材料粉末２０を所定の密度まで圧縮成形
する。こうして、水平ロッド５４によって横孔５２ａに
相当する空隙が確保された状態の圧縮成形品５２が成形
される。

【００２３】この加圧に際しては、水平ロッド５４に偏
荷重が加わって変形しないようにするために、上下双方
から均等な圧縮比で加圧する必要がある。そのための手
段として、上パンチ１８が材料粉末２０の上面に対して
加圧を完了するまでの移動距離と下パンチ１６が材料粉
末２０の下面に対して加圧を完了するまでの移動距離と
の比率に比例するように、当該上パンチ１８の下降スピ
ードに対する下パンチ１６の上昇スピードを設定してお
く。たとえば、上パンチ１８および下パンチ１６の移動
距離が等しい場合は、当該上パンチ１８の下降スピード
と下パンチ１６の上昇スピードとを等しく設定し、また
下パンチ１６の移動距離に対して上パンチ１８の移動距
離が２倍の場合には、上パンチ１８の下降スピードを下
パンチ１６の上昇スピードの２倍に設定する。

【００２４】図３（ａ）のように加圧が完了した状態で
そのまま水平ロッド５４を引抜くと、大きな引抜き力が
必要なため水平駆動手段３２が大型化したり金型の寿命
が低下する。そこで、これを防止するために圧縮成形品
５２の高さ寸法のたとえば５％以内の僅かな距離だけ上
下の各パンチ１８，１６をそれぞれ等しく後退させ、水
平ロッド５４に加わる力を軽減させるための加圧弛緩工
程を設ける。この加圧弛緩工程が完了した後に、水平駆
動手段３２を操作して、図３（ｂ）のように、圧縮成形
品５２の横孔５２ａから水平ロッド５４を引抜く。

【００２５】水平ロッド５４が引抜かれると、挿入孔４
８の奥に押し込まれていた蓋体４０は、弾性部材４２に
より初期位置に戻される。水平ロッド５４の先端部を挿
入孔４８に挿入する際に僅かに当該挿入孔４８に侵入し
た材料粉末は、圧縮されないまま、蓋体４０の初期位置
への移動に伴なって挿入孔４８から排出されるため、挿
入孔４８に詰まりが生じることはない。

【００２６】また、前記弾性部材４２の替わりにエアー
若しくは油圧シリンダ等で蓋体４０の移動を制御するよ
うに構成してもよい。このようにすれば、水平ロッド５
４を引抜く際でなく、次の成形のための材料粉末２０の
供給時に蓋体４０を初期位置へ戻すことによって、挿入
孔４８に侵入した材料粉末は型空間４４内に排出され、
材料粉末のムダがなくなる。さらに、図１の２点鎖線で
示したように、挿入孔４８に連通する排出孔３６ｂを設
けるようにしてもよい。この場合、挿入孔４８に侵入し
た材料粉末は、排出孔３６ｂから金型外に排出されるた
め、成形品や金型に対する侵入した材料粉末による予期
しない悪影響を排除することができる。なお、排出孔３
６ｂから排出された材料粉末は、回収して再利用しても
よい。

【００２７】次に、圧縮成形品５２の割れ等を防止する
ために、図３（ｃ）のように、上下の各パンチ１８，１
６で圧縮成形品５２を挟持した状態にし、下パンチ１６
の上端面がダイス３６の上面３６ａと一致する位置まで
当該上下の各パンチ１８，１６を同時に上昇させる。但
し、圧縮成形品５２の形状が単純で割れ等の虞れがない
場合には、上パンチ１８を上昇させた後に下パンチ１６
を上記の位置まで上昇させるようにしてもよい。こうし
て、圧縮成形品５２は、型空間４４より抜き出され、図
示しない搬出手段により、金型上から次工程へ搬出され
る。

【００２８】このように、本実施例によれば、型空間４
４にあらかじめ充填された材料粉末２０内に、水平ロッ
ド５４を押し込みつつ挿入し、この水平ロッド５４の挿
入に対応して蓋体４０を後退させながら水平ロッド５４
の先端部を挿入孔４８に挿入した後、材料粉末２０に対
して、水平ロッド５４を中心に上下双方から上パンチ１
８および下パンチ１６により均等な圧縮比で加圧させる
ことによって横孔を有する粉末成形品を成形できるよう
に構成したので、型空間４４内に充填される材料粉末２
０は、常に一定量だけ正確に供給されるばかりか、水平
ロッド５４の上側および下側への供給量は、きわめて均
一となる。

【００２９】したがって、成形された横孔を有する粉末
成形品は、常に所定の密度を有し、しかも、図４に示す
ように、全体にわたり均一な密度に成形することができ
る。なお、図４の測定結果は、図６に示した形状と同一
形状に製造された粉末成形品について同様な測定を行っ
たものであり、図中の符号は、前述した図７の場合と同
一の符号を付し、その説明を省略する。また、きわめて
均一な材料粉末の供給により、圧縮成形時に水平ロッド
５４にかかる曲げ応力を低減することができ、水平ロッ
ド５４の寿命が向上する。

【００３０】さらに、従来、たとえば水平ロッドの先端
部とダイスの側壁内面との間に材料粉末２０が侵入して
成形品にバリが発生していたが、このようなバリの発生
を防止することができ、バリ除去のためのムダな工数を
排除とするとともに、バリがなく、しかもバリ除去作業
により生じる虞れのある割れや欠け等の欠損のない高品
質な横孔を有する粉末成形品を成形することができる。

【００３１】なお、上述したものは本発明の実施例であ
り、本発明は特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱するこ
となく、種々変更することができる。たとえば、上記実
施例は、円柱形状の成形品に横孔を成形する場合の金型
を示したが、円筒形状の成形品に横孔を成形する金型と
改変することもできる。この場合は、ダイスの軸心孔の
内部にコアロッドを設け、このコアロッドの側面に水平
ロッドが挿入される挿入孔を形成するとともに、この挿
入孔の蓋体を設けるようにするとよい。また、円柱形状
や円筒形状だけでなく、図６に示したような四角柱形状
等の種々の形状に適用できることはいうまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の粉末成形
品の横孔成形用金型は、型空間内で水平移動される水平
ロッドの先端部が挿入される挿入孔を当該型空間に開口
して形成し、この挿入孔への前記水平ロッドの挿入に対
応して後退する前記挿入孔を塞ぐ蓋体を設けたので、型
空間内にあらかじめ材料粉末を充填した後に、水平ロッ
ドを押し込みつつ挿入し、蓋体を後退させながら容易に
水平ロッドの先端部を型空間に開口して形成された挿入
孔に挿入することができる。これにより、型空間内に充
填される材料粉末は、常に一定量だけ正確に供給される
ばかりか、水平ロッドの上側および下側への供給量は、
きわめて均一となる。

【００３３】したがって、成形された横孔を有する粉末
成形品は、常に所定の密度を有し、しかも、全体にわた
り均一な密度に成形することができる。また、きわめて
均一な材料粉末の供給により、圧縮成形時に水平ロッド
にかかる曲げ応力を低減することができ、水平ロッドの
寿命が向上する。

【００３４】さらに、従来、たとえば水平ロッドの先端
部とダイスの側壁内面との間に材料粉末が侵入して成形
品にバリが発生していたが、このようなバリの発生を防
止することができ、バリ除去のためのムダな工数を排除
とするとともに、バリがなく、しかもバリ除去作業によ
り生じる虞れのある割れや欠け等の欠損のない高品質な
横孔を有する粉末成形品を成形することができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る粉末成形品の横孔成
形用金型の概略構成を示す縦断面図である。

【図２】 （ａ）〜（ｃ）は、図１に示される金型を使
用して粉末成形品を成形する手順を示す図である。

【図３】 （ａ）〜（ｃ）は、図２に引き続き行われる
図１に示される金型を使用して粉末成形品を成形する手
順を示す図である。

【図４】 図１に示される金型を使用して成形された粉
末成形品の密度測定結果を示す図である。

【図５】 従来の粉末成形品の横孔成形用金型の概略構
成を示す縦断面図である。

【図６】 図５に示される金型を使用して成形された粉
末成形品の斜視図である。

【図７】 図５に示される金型を使用して成形された粉
末成形品の密度測定結果を示す図である。

【符号の説明】

１０，３６…ダイス、 １４，５４…水平ロ
ッド、１６…下パンチ、 １８…上パン
チ、２０…材料粉末、 ４０…蓋体、４
４…型空間、 ４６…ガイド孔、４８
…挿入孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料粉末(20)が充填される型空間(44)の
   側壁を形成するダイス(36)と、当該側壁に対して穿設さ
   れるガイド孔(46)の内径と等しい外径に形成されて前記
   ダイスの側壁を貫通して前記型空間へ出没可能な水平ロ
   ッド(54)と、前記型空間の上下面壁を形成し前記型空間
   内に充填される材料粉末を前記型空間の両開口側から圧
   縮すべく対向配置された上パンチ(18)および下パンチ(1
   6)とを有する粉末成形品の横孔成形用金型であって、 前記型空間内で水平移動される前記水平ロッドの先端部
   が挿入される挿入孔(48)を当該型空間に開口して形成
   し、この挿入孔への前記水平ロッドの挿入に対応して後
   退する前記挿入孔を塞ぐ蓋体(40)を設けたことを特徴と
   する粉末成形品の横孔成形用金型。