JPH08252646A - 成形方法および装置 - Google Patents

成形方法および装置

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JPH08252646A
JPH08252646A JP5570695A JP5570695A JPH08252646A JP H08252646 A JPH08252646 A JP H08252646A JP 5570695 A JP5570695 A JP 5570695A JP 5570695 A JP5570695 A JP 5570695A JP H08252646 A JPH08252646 A JP H08252646A
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JP
Japan
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molding
die
split
cavity
punch
Prior art date
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Pending
Application number
JP5570695A
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English (en)
Inventor
Mitsuo Kuwabara
光雄 桑原
Kazuhito Hiraga
一仁 平賀
Tetsuya Oishi
哲也 大石
Mitsuhiro Funaki
光弘 船木
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】金型コストを可及的に低減するとともに、高品
質な成形体を成形可能にする。 【構成】成形装置10は、ダイ12と、下パンチ16お
よび上パンチ18とを備える。ダイ12は、押圧方向に
交差する分割面を有する複数の分割型20を備え、この
分割型20の中央部には、キャビテイ14を形成するた
めに孔部22が形成されている。キャビテイ14には、
粉末あるいは金属素材が配置され、下パンチ16および
上パンチ18により移動成形作業が遂行される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、キャビテイに配置され
た成形材料を、互いに対向する第1および第2金型で押
圧して成形する成形方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、粉粒体状の原材料を加圧成形し
て成形体を得る金型として、あるいは、金属素材に塑性
加工を施して成形体を得る金型として、種々の成形装置
が採用されている。
【0003】この種の成形装置は、通常、図8に示すよ
うに、キャビテイ2が形成された金型(ダイ)4と、こ
のキャビテイ2に摺動可能に挿入されるパンチ6とを備
えている。そして、キャビテイ2に粉流体や金属素材等
の成形材料Wが配置された後、パンチ6が下降されて前
記成形材料Wが加圧されることにより、該キャビテイ2
の形状に対応する成形品が成形される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
技術では、パンチ6の下降によって成形材料Wの加圧成
形が開始されると、このパンチ6の圧力Pと該圧力Pの
反力P′が、図8に示すような圧力分布となって発生す
る。このため、パンチ6の先端と金型4および成形材料
Wの境界部分に最大応力部8aが発生するとともに、こ
の金型4のキャビテイ2を形成する底部側にも最大応力
部8bが発生する。従って、最大応力部8a、8bで
は、金型4の損耗や損傷が多く、特に、最大応力部8a
の最大応力点8cでは、前記金型4およびパンチ6の損
耗が最大となってしまう。
【0005】しかしながら、金型4に部分的に損耗や損
傷等が発生した場合、この金型4全体を新たな金型4と
交換しなければならず、特に、該損耗や損傷等が著しい
場合には、前記金型4の交換を比較的頻繁に行う必要が
あり、相当なコストアップになるという問題が指摘され
ている。しかも、成形体の形状が複雑化すると、金型4
の特定個所に応力が集中し易くなり、この金型4の部分
的な損耗等が頻繁に惹起され、該金型4の交換回数が増
大してしまう。
【0006】また、パンチ6による加圧成形時に、上下
方向からの加圧力が同等となる等圧面、すなわち、ノー
マルゾーンA−Aがキャビテイ2の略中央位置に発生す
る。これにより、ノーマルゾーンA−Aでは、例えば、
強度等の物性が他の部分と異なってしまい、このノーマ
ルゾーンA−Aで破断し易くなるとともに、熱処理時の
収縮率が局部的に変化する等の不具合が惹起され、成形
体の品質が低下するという問題が指摘されている。
【0007】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、金型コストを可及的に低減することができるとと
もに、高品質な成形体を成形可能な成形方法および装置
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、押圧方向に直交する分割面を有しかつ
キャビテイを形成する複数の分割型を備えたダイに、互
いに対向して第1および第2金型が挿入され、前記第1
および第2金型で前記キャビテイに配置された成形材料
を前記押圧方向に押圧する際、前記第1金型による加圧
力と前記第2金型による加圧力とが同等になる等圧面
を、多段階的または連続的に移動させて成形を行うこと
を特徴とする。
【0009】さらに、本発明は、ダイに設けられたキャ
ビテイに成形材料が配置され、互いに対向して前記ダイ
に挿入される第1および第2金型で前記成形材料を押圧
して成形する成形装置であって、前記ダイは、該第1お
よび第2金型の押圧方向に直交する分割面を有しかつ前
記キャビテイを形成する複数の分割型を備えることを特
徴とする。
【0010】
【作用】本発明に係る成形方法および装置では、互いに
対向する第1および第2金型による加圧力が同等になる
等圧面がキャビテイ内で多段階的または連続的に移動す
るため、ダイに局部的な損耗乃至損傷が発生することを
阻止するとともに、各分割型の合わせ面に応力集中が発
生することがない。このため、分割型を用いて有効な成
形作業が遂行されるとともに、損耗乃至損傷した部位の
みを簡便に交換することができ、装置全体の製造費が大
幅に削減される。しかも、成形体にノーマルゾーンが存
在することがなく、高品質な成形体を得ることが可能に
なる。
【0011】
【実施例】本発明に係る成形方法および装置について実
施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。
【0012】図1において、参照数字10は、本実施例
に係る成形装置を示す。この成形装置10は、ダイ12
と、このダイ12に設けられたキャビテイ14に互いに
対向して配置され一軸加圧可能な下パンチ(第1金型)
16および上パンチ(第2金型)18とを備える。
【0013】ダイ12は、下パンチ16および上パンチ
18の押圧方向(矢印A方向)に直交する矢印B方向に
それぞれの分割面を有しかつキャビテイ14を形成する
複数個の分割型20を備える。
【0014】図1および図2に示すように、各分割型2
0は、円板状を有しており、その中央部にキャビテイ1
4を構成する孔部22が形成される。分割型20には、
孔部22を中心にそれぞれ等角度間隔ずつ離間して複数
(6個)のボルト孔24が設けられる。図1に示すよう
に、複数個(20枚)の分割型20が積層された状態
で、それぞれボルト孔24にボルト26が一体的に挿入
され、前記ボルト26の先端にナット28がねじ込まれ
ることによって、前記複数個の分割型20がダイ12に
一体的に装着される。実施例1 先ず、図3Aに示すように、成形材料としてセラミック
ス−銅複合材(セラミックス量が0.4%)からなる塑
性加工材料30が用意された。そして、下パンチ16と
上パンチ18による加圧力が、1.0GPaおよび1.
5GPaの2種類に設定され、塑性加工材料30がダイ
12のキャビテイ14に配置された後、前記下パンチ1
6と前記上パンチ18を鉛直下方向に移動させながら、
上記2種類の加圧力で成形作業を行って成形体32(図
3参照)を得た(移動成形)。
【0015】その際、図4に示すように、下パンチ16
の下降速度vは、0.5mm/minから0に15秒間
で変化させる一方、上パンチ18の下降速度Vは、1m
/minに設定された。
【0016】また、成形装置10を用い、下パンチ16
および上パンチ18を移動させることなく(通常成
形)、1.0GPaおよび1.5GPaの2種類の加圧
力で成形作業を行い、これを比較例1とした。さらに、
複数個の分割型20を有さない通常の成形装置(通常金
型)を用い、通常成形によって2種類の加圧力で塑性加
工を行い、これを比較例2とした。これらの結果が、表
1に示されている。
【0017】
【表1】
【0018】比較例1では、1ショット目から分割型2
0と成形体32にかじりが生じ、下パンチ16による抜
き出しができなくなった。これは、図5に示すように、
各分割型20同士が完全に一致しない、いわゆる、ミス
フィットが生じていると、それぞれの分割型20に圧力
Pの分布が発生し、各分割型20の合わせ面に応力集中
が惹起されてしまうからである。
【0019】また、比較例2では、加圧力(成形圧力)
が1.0GPaの時、700ショット目で軽いかじりが
発生して成形体32に損傷が発生し始めており、120
00ショット目で使用不可能となった。なお、比較例2
では、加圧力が1.5GPaの時、120ショット目で
軽いかじりが生じ、2800ショット目で使用不可能と
なってしまった。
【0020】一方、実施例1では、成形圧力が1.0G
Paの時、試験回数の20000ショット以内ではかじ
りが発生せず、成形圧力が1.5GPaの時、1970
0ショット目で軽いかじりが生じた。
【0021】従って、複数の分割型20を用い、下パン
チ16と上パンチ18を移動させながら成形を行うこと
により(移動成形)、成形装置10の耐久性が一挙に向
上し、しかも、複数の分割型20を用いても従来法に比
べて成形回数が大幅に増加するという効果が得られた。
【0022】さらに、複数の分割型20を採用すること
ができるため、損耗乃至損傷した部分に対応した分割型
20のみを交換することが可能になる。これにより、成
形装置10全体の製造コストが有効に削減されるという
利点がある。実施例2 ダイ12を構成する各分割型20の加工精度を下げれ
ば、成形装置10全体の製造費が削減されることは明ら
かであり、この製造費の削減を有効に図るべく、前記分
割型20の加工精度の許容範囲を検出する実験を行っ
た。具体的には、各分割型20の合わせ面精度として表
面粗さを、組み付け精度として嵌め合いを、それぞれ変
化させ、実施例1と同様の移動成形によって成形体32
を成形し、塑性加工後に下パンチ16によって該成形体
32を抜き出す際の抜き出し面圧を測定した。その結果
が、表2に示されている。
【0023】
【表2】
【0024】ここで、抜き出し面圧が4MPaを超える
と、成形体32が下パンチ16によってダイ12から抜
けなくなってしまう。このため、表面粗さとしては、8
0μm程度以下の精度が必要であることが分かった。
【0025】一方、成形材料として、塑性加工材料30
に代替して粉末を用いた場合の抜き出し力を測定する実
験を行った。粉末としては、10μm以下のクロムが
3.5%で、平均粒径20μmの電気銅粉末が96.5
%の混合粉末が用いられ、φ13.6×60mmの成形
体32を成形した。成形装置としては、塑性加工材料3
0とと同一の成形装置10が使用された。
【0026】なお、添加アルコール量は、60vol%
で、ステアリン酸アンモニウムが0.05%だけ含有さ
れた。このステアリン酸アンモニウムの量は、成形体3
2の抜き出し面圧に大きく関係するが、大量の添加は成
形体32の焼結特性を著しく損なうため、0.3wt%
程度に止める必要がある。
【0027】そこで、成形圧力を100MPa、200
MPaおよび400MPaの3種類に設定し、それぞれ
嵌め合いと表面粗さによる抜き出し力の関係を検出し
た。その結果が、表3に示されている。
【0028】
【表3】
【0029】実施例3 実施例2と同様の原材料粉末とアルコール添加量によ
り、一軸加圧として上パンチ18の移動速度(下降速
度)Vおよび下パンチ16の移動速度(下降速度)vを
それぞれ3種類に変化させて成形体を成形する実験を行
った。ここで、上パンチ18の3種類の移動速度V1→
0、V2→0、およびV3→0と、下パンチ16の3種
類の移動速度v1→0、v2→0、およびv3→0は、
図6に示す管理表に基づいて設定された。
【0030】この場合、実施例3では、3種類いずれの
場合においても、良好な成形体を得ることができた。す
なわち、成形状態は、下パンチ16および上パンチ18
の速度自体に影響されるものではなく、この下パンチ1
6とこの上パンチ18に速度差が存在することによっ
て、良好な成形作業が遂行されることが判明した。
【0031】これは、下パンチ16および上パンチ18
の速度が連続的に変化するため、キャビテイ14におけ
るニュートラルゾーンも刻々と変化する。従って、ニュ
ートラルゾーンは、発生と消滅を繰り返し行い、最終的
に均質な成形体が得られることになる。
【0032】なお、実施例3では、一軸加圧について説
明したが、成形体が複雑形状を有する場合には、多軸的
に組み合わせて3次元的に加圧することができる。実施例4 実施例3では、粉末を例にしてニュートラルゾーンの発
生による不具合について検討したが、このニュートラル
ゾーンの存在による不具合は、金属の塑性加工において
も発生している。
【0033】そこで、0.1%のアルミナ分散銅の冷間
加工を例にとり、φ20×100mmのアルミナ分散銅
をビレットとして用意し、H型に塑性加工した。その
際、成形圧力は、0.8GPaであった。
【0034】この時、全ての成形体にノーマルゾーンが
生じており、20個の成形体について8個の割合で微細
なクラックが認められた。
【0035】一方、実施例4では、上パンチ18の成形
荷重を0.2GPa、0.5GPaおよび0.8GPa
に順次変化させる一方、対向する下パンチ16の成形荷
重を0.8GPa、0.5GPaおよび0.2GPaに
順次変化させて成形体を得る実験を行った。これによ
り、ノーマルゾーンは消滅し、全ての成形体にクラック
が全く認められなかった。 さらに、上パンチ18およ
び下パンチ16のそれぞれの移動速度V、vを、図7に
示すタイムスケジュールに沿って変化させ、成形体を得
る実験を行った。この結果、20個の成形体全てにおい
てノーマルゾーンが消滅し、クラック等の欠陥は全く認
められなかった。このように、金属の塑性加工に移動成
形を採用すると、ノーマルゾーンの消滅ばかりでなく、
金型面の摺動に伴ってその面粗さが向上し、かつ寸法精
度も向上するという効果が得られた。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る成形方法お
よび装置では、以下の効果乃至利点が得られる。
【0037】ダイに局部的な損耗乃至損傷が発生するこ
とを阻止するとともに、各分割型の合わせ面に応力集中
が発生することがない。このため、分割型を用いて有効
な成形作業が遂行されるとともに、損耗乃至損傷した部
位のみを簡便に交換することができ、装置全体の製造費
が大幅に削減される。しかも、成形体にノーマルゾーン
が存在することがなく、高品質な成形体を得ることが可
能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る成形装置の概略構成図である。
【図2】前記成形装置を構成する分割型の正面図であ
る。
【図3】成形材料である金属塑性材料の説明図であり、
図3Aは、塑性加工材料の縦断面図、図3Bは、成形後
の成形体の縦断面図である。
【図4】本発明に係る成形方法の説明図である。
【図5】通常の成形作業における分割型の圧力分布の説
明図である。
【図6】上パンチおよび下パンチの移動速度の管理説明
図である。
【図7】塑性加工の際の上パンチと下パンチの移動速度
の管理説明図である。
【図8】従来技術に係る成形装置の説明図である。
【符号の説明】
10…成形装置 12…ダイ 14…キャビテイ 16…下パンチ 18…上パンチ 20…分割型 22…孔部 30…塑性加工材
料
フロントページの続き (72)発明者 船木 光弘 埼玉県狭山市新狭山1−10−1 ホンダエ ンジニアリング株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】押圧方向に直交する分割面を有しかつキャ
    ビテイを形成する複数の分割型を備えたダイに、互いに
    対向して第1および第2金型が挿入され、前記第1およ
    び第2金型で前記キャビテイに配置された成形材料を前
    記押圧方向に押圧する際、前記第1金型による加圧力と
    前記第2金型による加圧力とが同等になる等圧面を、多
    段階的または連続的に移動させて成形を行うことを特徴
    とする成形方法。
  2. 【請求項2】ダイに設けられたキャビテイに成形材料が
    配置され、互いに対向して前記ダイに挿入される第1お
    よび第2金型で前記成形材料を押圧して成形する成形装
    置であって、 前記ダイは、該第1および第2金型の押圧方向に直交す
    る分割面を有しかつ前記キャビテイを形成する複数の分
    割型を備えることを特徴とする成形装置。
JP5570695A 1995-03-15 1995-03-15 成形方法および装置 Pending JPH08252646A (ja)

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JP5570695A JPH08252646A (ja) 1995-03-15 1995-03-15 成形方法および装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009131482A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Tanita Corp 体動検出装置
DE102016106041A1 (de) 2016-04-01 2017-10-05 Wafios Aktiengesellschaft Werkstückführung für eine Bearbeitungsmaschine für längliche Werkstücke, insbesondere Draht

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JP2009131482A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Tanita Corp 体動検出装置
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