JPS5935603A - 圧粉体の成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、粉末冶金技術に於いて金属や金属酸化物、
窒化物、硼化物、炭化物等からなる粉末を圧縮して所望
の形状に成形する粉末成形装置に関するものである。

従来の粉末成形装置としては、例えば第１図に示すよう
なものがある。すなわち、図において、１は上部パンチ
、２は下部パンチ、３はダイス。

４はコアロッドであり、下部パンチ２、ダイス３および
コアロッド４によって環状のキャビティ５が形成された
ものである。このような装置によって粉末成形を行うに
際しては、第１図（ａ）に示すキャビティ５内に、第１
図（ｂ）に示すように原料粉末６を充填し、次いで第１
図（Ｃ）に示すように上部パンチｌを降下させると同時
にダイス３も降下させ、この上部パンチｌと下部パンチ
２とによってキャビティ５内で上記原料粉末６を圧縮し
、その後、第１図（ｄ）に示すように、上部パンチｌを
上昇させると共にダイス３をさらに降下させることによ
り圧粉体７を取り出すようにしていた。

このような従来の粉末成形装置を用いることによって、
短時間である程度複雑な形状の圧粉体７を得ることがで
きるが、従来成形可能な形状としては、第２図に示すス
プロケットギヤ１１のように、成形方向の凹凸部１１ａ
、ｌｌｂを有する形状のものや、第３図、第４図に示す
部品１２゜１３のように成形方向に対して直角方向の凸
部１２ａ、１３ａを有する形状のものに限られており、
第５図、第６図に示す部品１４．１５のように、成形方
向と同方向の内孔部分に球面凹部１４ａ、１５ａを有す
る形状（アンダーカットの形状）のものを第１図に示し
たように粉末の状態から１つの工程で圧縮成形すること
により、健全な圧粉体として得ることは従来の場合には
困離とされていた。この理由は、基本的な圧縮成形工程
の中で成形金型の構成上の問題から製品の抜き出しが不
可能であることによるものである。その・ために、従来
、このような部品の製造に於いては、まず、リング形状
に圧縮成形し、この成形後もしくは焼結後に機械加工に
より内孔部分に球面部を形成する手法や、二以上に分割
した圧縮成形体もしくは焼結体を拡散接合や溶接、圧入
等の接合により一体化して所望の形状を得る手法がとら
れていた。

しかしながら、このような従来の手法において、機械加
工による場合には、加工工数の増加や、被削性の悪さに
よる切削工具の寿命低下などの問題があり、また接合に
よる場合には製作に手間がかかること、接合時にひずみ
が生じやすいことなどの問題があり、量産には向かない
というのが実情であった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、上述した従来の欠点を是正し、内孔部を有す
る品物の内孔部内周面に球面状等の凹部を有する圧粉体
を１つの圧縮成形工程で成形することができる装置を提
供することを目的とするものである。

この発明は、中空部を有するダイスと、前記ダイス内に
配設したコアロッドと、前記ダイスおよびコアロッドに
より形成されたキャビティ内に供給した粉末を圧縮して
内孔部を有する圧粉体を成形するパンチとをそなえた圧
粉体の成形装置において、前記コアロッドの外周部にコ
アガイドを配設して、前記コアガイドに沿って前記コア
口・ンドを移動可能にすると共に、前記コアガイドに、
前記圧粉体の内孔部所定位置に凹部を形成するための硬
質体を入れる孔部を形成し、前記孔部内の硬質体を前記
コアロッドの支持により前記キャビティ内に突出可能に
しかつ前記コアロッドの移動により引込可能にしたこと
を特徴としている。

以下、この発明の実施例を図面に基づいてさらに詳細に
説明する。

第７図はこの発明の一実施例による圧粉体の成形装置を
示す図であって、油圧プレスに組み込んだ状態を示して
いる。図において、２１は油圧プレスのフレーム、２２
は油圧プレスの下ラム番こ固定した下ブロック、２３は
プレス）ニラムに固定した上ブロックであり、それぞれ
上下方向に移動可能となっている。また、２４はフレー
ム２１に取り伺けたベース板、２５は中空部２５ａを有
するダイスであり、２６はダイス２５と下プロ・ンク２
２とを連結するロッドで、前記ベース板２４を滑動自在
に貫通している。

さらに、２７は前記ベース板２４に直立して取り付けた
下部パンチであり、ダイス２５内に滑動可能に嵌合して
いる。また、２８は前記上ブロック２３に取り付けられ
かつ前記ダイス２５の中空部２５ａ内を滑動可能な外径
を有する上部パンチである。さらにまた、２９は前記下
ブロック２２に取り付けた油圧シリンダ機構内蔵の受ブ
ロック、３０は前記受ブロック２９の内部を上下方向に
摺動する油圧シリンダ機構のピストン部２９ａに下端側
を連結したコアロッド、３１は下端側が前記ブロック２
９を介して下ブロック２２に固定されかつその上端側が
前記ダイス２５の上面と常に同一平面内に保たれると共
に前記下部パンチ２７内の孔部２７ａに摺動自在に嵌り
合いかつ前記コアロッド３０を摺動可能にしたコアガイ
ドであり、３２．３３は前記油圧シリンダ機構に対して
油圧を給排する配管である。また、３４は硬質体例えば
硬球であり、この硬質体３４はコアガイド３１に形成し
た孔部３１ａ内に配設しである。この孔部３１ａの径は
硬質体３４の径よりも若干小さく、硬質体３４が前記コ
アロッド３ｏにより支持された状態では、前記ダイス２
５と下部パンチ２７とコアガイド３１とにより形成され
たキャビティ３５内に突出する構成となっている。さら
に、３５′はコアガイド３１に形成した長孔、３６はコ
アロッド３０に固定されかつ前記長孔３５′内に嵌合し
たピンであり、長孔３５′とピン３６とによってコアロ
ッド３０の動きを規制している。

この発明による圧粉体の成形装置は以上のように構成さ
れているが、次にこの装置の各部の動きについて粉末成
形工程の順を追って説明する。

第８図は成形装置を構成する主要部分のみの位置関係を
粉末成形工程順に示した図である。ます、粉末成形に際
しては、油圧シリンダ機構に配管３３を通して送られた
油によりコアロッド３０が上昇し、この上昇の間にコア
ロッド３０の先端部円周上に設けられたテーパ面３０ａ
でコアガイド３１の孔部３１ａ内の硬質体３４を横移動
させ、第９図にも示すように、コアガイド３１の孔部３
１ａより硬質体３４の一部をキャビティ３５内に突出さ
せ、コアロッド３０の側面で硬質体３４を支持しつつ、
コアガイド３１の上端面に接触して停止した状態となっ
ている。これが第７図に示す状態であり、コアロッド３
０の作動完了後、キャビティ３５内に第８図（ａ）に示
すように原料粉末４０をダイス２５の上面と一致する高
さまで充填し、その後に上部パンチ２８を矢印方向に降
下させ、第８図（ｂ）に示すように、上部パンチ２８を
ダイス２５の中空部２５ａ内を摺動させてキャビティ３
５内の粉末４０を圧縮する。なお、この圧縮の際、均一
な密度の圧粉体を得るために、下ブロック２２を降下さ
せてダイス２５、コアロッド３０．コアガイド３１を同
時に降下させている。なお、コアロッド３０は粉末圧縮
完了まで油圧機構によって持ち上げられたままの状態で
ある。さらに、キャビティ３５内の粉末４０が圧縮され
る過程においては、コアガイド３１の外周面に突出して
いる硬質体３４の球面は、圧縮される粉末４０の成形方
向に対して垂直方向に働く応力の一部を受け、コアガイ
ド３１の内部へ押し戻されようとする。しかしながら、
硬質体３４はコアカイト３１内でコアロッド３０の外周
面の−・部と接触していて反力を受けるために、圧縮完
了時まで停止している。

圧縮成形完了後、第８図（Ｃ）に示すように、−１，、
部バンチ２８を矢印方向に」二昇させ、キャビティ３５
内より抜き出す。しかる後、油圧機構の配管３２から圧
油を供給することによりコアロッド３０をピン３６が長
孔３５の下端に当たるまで降下させ、コアロッド３０の
先端部がコアガイド３１の孔部３１ａ内の硬質体３４と
接触しない位置まで降下させる。続いて、油圧プレスの
ラムを介して下ブロック２２を降下させることにより、
同時にダイス２５．コアロッド３０およびコアガイド３
１を降下させ、第８図（ｄ）に示すように、ダイス２５
の」二面と下部パンチ２７の上面とが一致する高さまで
降下させる。このダイス２５が降下する時点において、
コアロッド３ｏおよびコアガイド３１も連動して降下す
るが、降下が開始されると、圧粉体４１と接触している
硬質体３４はコアガイド３１が降下するために上記圧粉
体４１との接触面においてせん断力を受ける。この時点
において、硬質体３４はコアカイト３１内部のコアロッ
ド３０とはすでに接触していない為に、圧粉体４１に形
成された四部４ｉｐの一部がら反力を受けて第１０図に
示すように容易にコアロッド３０側へ矢印方向に押し戻
され、コアロッド３０の先端部のテーパ面３０ａに接触
して停止すｌる。なお、この時、硬質体３４は完全にコ
アガイド３１内に押し戻され、コアガイド３１の外周面
すなわちキャビティ３５内にその−１部が残らぬような
位置関係とすることが必要である。これはコアロッド３
０の先端部円周上に設けられたテーパ面３０ａのテーパ
角度およびコアロッド３０の長さ等を変えることによっ
て必要な位置関係を得ることができる。しかし、硬質体
３４がコアガイド３１の内部へあまり多く押し戻されな
いような位置関係として、硬質体３４が再度孔部３１ａ
内へ確実に復帰できるようにしておく必要がある。

なお、上記に述べた位置関係が得られる範囲であれば、
後記するように、コアガイド３１に複数の孔部３１ａを
設けてそれぞれ硬質体３４を入れておくようにすること
も可能である。

圧粉体４１を取り出した後は、下ブロック２２を上昇さ
せてダイス２５．コアロツド３０．コアカイト３１等を
所定の高さまで上昇させて停止し、次いでコアロッド３
０を油圧により上昇させることによって、コアガイド３
１の孔部３１ａ内に硬質体３４を押し戻したのちこの硬
質体３４の一部をキャビティ３５内へ突出させ、第７図
に示す当初の状態に戻す。しかる後、キャビティ３５内
に粉末を充填し、以上に述べてきた粉末成形工程をくり
返すことにより、成形方向と同方向の内孔８伜凹部４１
ａを有する形状の粉末成形圧粉体４１が得られる。この
圧縮成形時において、球面伺近の粉末は当該球面に沿っ
て粉末移動するために、形成面もきれいであり、かつ比
較的均一な密度の圧粉体を得ることができる。このとき
、コアロッド３０．コアガイド３１．硬質体３４は圧縮
成形時に相当の応力を受けるために、それらの材質とし
ては超硬合金やダイス鋼などの硬質鋼を用いることが望
ましい。

なお、上記実施例の第９図および第１０図に示すように
、硬質体３４はダイス２５．コアロッド３０、コアガイ
ド３１等を降下させた際に、コアガイド３１内に押し戻
される力を受けた時点で容易にコアガイド３１内へ陥没
することができるが、この陥没がより一層円滑になされ
るように、硬質体３４をその下部より支持している部分
にいくらかのテーパ角θを付けておく方が望ましい。

第１１図および第１２図はこの発明の他の実施例を示す
図であって、圧粉体４１の内孔部４１ａに軸対象の２ケ
所に球面状凹部４１ｂ、４１ｂを形成した場合を示した
ものである。この実施例においては、コアロッド３０の
上端にテーパ面３０ａを形成することは前記実施例と同
様であるが、コアガイド３１に２個の孔部３１ａ、３１
ａを形成し、両孔部３１ａにそれぞれ硬質体３４を入れ
ている。この実施例において成形される圧粉体４１の一
具体例における寸法は、外径８０ｍｍ、内桶６０ｍｍ、
高さ３０ｆｆｌｆｆｌであり、球面状四部４１ｂの最大
深さは５ＩＩＩＩである。このとき、例えば原料粉末と
して、還元純鉄粉にそれぞれ２重量％のアトマイズ純鉄
粉、１重量％のグラファイト粉、および型潤滑のための
０．７５重量％のステアリン酸亜鉛粉を３０分間■型混
合機にて混合したものを用いる。そして、得られた混合
粉末をキャビティ３５内に充填した後、上部パンチ２８
を降下させ、成形荷重５　、　Ｏｔｏｎ　／　ｃｍ２に
て圧縮成形を行った。第１２図は圧縮成形後に圧粉体４
１を抜き出す途中の状態を示している図である。このと
き、硬質体３４としては、直径１５ｍｍの超硬ポールを
用いた。この結果、割れのないきれいな球面状四部４１
ｂ、４１ｂを有する密度６．８ｇ／Ｃ１１３の圧粉体４
１を得ることができた。

第１３図および第１４図はこの発明のさらに他の実施例
を示す図であって、圧粉体４１はその内孔部４１ａに同
軸方向の２ケ所に球面状四部４１ｂ、４１ｂを付けた場
合を示したものである。この実施例による成形装置では
、コアガイド３１にその軸方向に２個の孔部３１ａ、３
１ａを設けて、それぞれ硬質体３４．３４を入れている
と共に、コアロッド３０にくの字形のテーパ面３０ｂを
形成し、テーパ面３０ｂが孔部３１ａ。

３１ａの部分に位置した状態で、両硬質体３４゜３４が
キャビティ３５内から引込みうるようにし、コアロッド
３０の下端に設けた回転駆動機構４５によって回転して
、コアロッド３０の側面が硬質体３４．３４を支持した
状態で、硬質体３４．３４がキャビティ３５内に突出し
うるようになっている。なお、図示例の場合の回転駆動
機構４５は、コアロッド３０の下端に固定したピニオン
４６と、このビニオシ４６にかみ合うラック４７と、こ
のラック４７を往復動させる油圧シリンダ４８と、スト
ッパ機構４９．５０とをそなえたものである。

この実施例において成形される圧粉体４１の−具体例に
おける寸法は、外径８０＋ｎｍ、内径６０ｖｎ、高さ４
０ｍｍであり、球面状四部４１ｂの最大深さは２ケ所共
に５１１１ｆｆｌである。第１４図は圧縮成形後に圧粉
体４１を抜き出す途中の状態を示している。すなわち、
前述したように、圧縮成形時には硬質体３４をキャビテ
ィ３５内へ突出させるために、コアロッド３０を回転駆
動機構４５によって回転させ、コアロッド３０の外周面
（円周面）で硬質体３４を支持させる。次に、圧粉体４
１の抜き出し開始前に、コアロッド３０を回転させて硬
質体３４がコアロッド３０のテーノ＜面３０ｂの部分に
横移動可能な状態とした後、前述したと同様にダイス２
５．コアロッド３０．コアガイド３１等を同時に降下さ
せることによって圧粉体４１を抜き出す。この場合、硬
質体３４としては前記実施例と同寸法の超硬ポールを用
いた。その結果、この実施例においては割れのない直列
２ケ所の球面状凹部４１ｂ、４１ｂを有する密度６　、
８　ｇ　７ｃｍ３の圧粉体４１を得ることができた。

なお、上記各実施例では、上部パンチ２８の降下と共に
ダイス２５およ−びコアロッド３０．コアガイド３１を
降下させるウイズドロワル法の場合を示しているが、上
部パンチ２８だけを降下させることももちろん可能であ
り、あるいは上部パンチ２８と下部パンチ２７の両方を
可動式にすることも可能である。

また、上記実施例では、圧粉体４１が同心円状の内孔部
４１ａを有する真円環状形のものである場合を示してい
るが、このような形状のものに限定されず、例えば、第
１５図（＆）〜（ｄ）に示すように、それぞれ、内孔部
４１ａが同心位置にない楕円形のもの、外形が矩形をな
すもの、多角形をなすもの、外形および内孔部４１ａが
矩形をなすもの、などにも適用できる。

以上説明してきたように、この発明による圧粉体の成形
装置によれば、成形型の一部に硬質体を配設しかつこの
硬質体をキャビティ内に突出しかつキャビティ内より引
込みうる移動可能な構成としたため、従来困難とされて
いた内孔部の内周面上に凹部を有する圧粉体を一回の成
形圧縮工程で容易に得ることができるという著しくすぐ
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は従来の圧粉体の成形装置による
圧粉体の成形過程を順次示す各々断面説明図、第２図〜
第４図は従来の成形装置によって成形可能な圧粉体の形
状を示す図であって、各図の（ａ）は断面図、各図の（
ｂ）は平面図、第５図および第６図は従来の成形装置に
よって成形困難である圧粉体の形状を示す図であって、
各図の（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、第７図はこの
発明の一実施例による圧粉体の成形装置の縦断面説明図
、第８図（ａ）〜（ｄ）は第７図の成形装置によって圧
粉体を成形する過程を順次示す説明図、第９図および第
１０図は第７図の成形装置における各々硬質体支持時お
よび硬質体引込途中時における硬質体とコアロッドの位
置関係を示す図であって、各図の（ａ）は拡大縦断面説
明図、各図の（ｂ）は硬質体の中心部を通る水平断面説
明図、第１１図わよび第１２図はこの発明の他の実施例
による各々圧粉体の切断斜視説明図および成形装置の硬
質体部分の拡大断面説明図、第１３図および第１４図は
この発明のさらに他の実施例による各々圧粉体の切断斜
視説明図および成形装置の要部縦断面図、第１５図（ａ
）〜（ｄ）は圧粉体の他の形状例を各々示す平面説明図
である。 ２５・・・ダイス、２５ａ・・・中空部、２７．２８・
・・パンチ、３０・・・コアロッド、３０ａ、３０ｂ・
・・テーパ面、３１・・・コアガイド、３１ａ・・・孔
部、３４・・・硬質体、３５・・・キャビテも４０・・
・粉末、４１・・・圧粉体、４１ａ・・・内孔部、４１
ｂ・・・凹部。 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　小　　塩　　　豊 第２図 （ｂ） 第３図 （ｂ） １８− 第４図 ＜０） 第５図 （２１） （ｂ） 第９図 （ｂ） 第１１− 第１０図 （ｂ） （８） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） ２１−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空部を有するダイスと、前記ダイス内に配設し
   たコアロッドと、前記ダイスおよびコアロッドにより形
   成されたキャビティ内に供給した粉末を圧縮して内孔部
   を有する圧粉体を成形するパンチとをそなえた圧粉体の
   成形装置において、前記コアロッドの外周部にコアガイ
   ドを配設して、前記コアガイドに沿って前記コアロッド
   を移動可能にすると共に、前記コアガイドに、前記圧粉
   体の内孔部所定位置に四部を形成するための硬質体を入
   れる孔部を形成し、前記孔部内の硬質体を前記コアロッ
   ドの支持により前記キャビティ内に突出可能にしかつ前
   記コアロッドの移動により引込可能にしたことを特徴と
   する圧粉体の成形装置。