JPS60244446A - 金型の製造方法 - 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】 （発明の技術分野） 本発明はダイカスト鋳造、射出成形成いはプレス成形等
に用いる金型の製造方法のうち、特にフルモールド法を
改良したものに関する。

（従来技術とその問題点） 従来から金型を製造するにあたっては、Ｃｒ−Ｍ。

鋼或いは３５０Ｃなどのブロックを機械加工により所定
の金型形状近くまで切削し、しかる後加工の困難な形状
は放電加工等を施し最終的に手仕上で金型を得るように
している。

斯る従来方法は、機械加工に要する時間が大で、更に機
械加工後に面倒な手仕上げの工程が必要となる。このた
め金型の形状部を直接精密鋳造で製作するショープロ、
ユニキャスト等の方法が一部で採用されている。

しかしながら精密鋳造によって直接金型を製作するには
、先ず精密な模型を用意しなければならず、この作業に
時間と費用がかかり、また金型自体が大型で複数形状の
場合には寸法精度が悪くなり後の修正工程に手間がかか
り、更に精密鋳造の場合には鋳造の際、表面がそのまま
金型の表面となるため、鋳造欠陥の発生に細心の注意を
払わなければならない等の問題がある。

一方模型の製作を容易に行え、生産性に優れた金型の製
造法としてフルモールド法が知られているが、このフル
モールド法は発泡スチロールにて金型模型を製作し、こ
の模型を枠内にセットして鋳物砂等を充填し、鋳型を製
作しこの鋳型に溶湯を注入することにより溶湯の熱で該
発泡スチロールを気化消失せしめ、この消失した部分に
溶湯が充満し、前記模型と同一形状の金型を得るもので
ある。しかしながらフルモールド法の場合発泡スチロー
ルによる成形体は型内に樹脂粒子が膨張し互いに融着結
合して形成されるものであるから発泡粒子との間に小隙
が形成される為、模型表面に凹凸が生じ易く滑らかな表
面が得られない。又消失方法を簡素化するため高倍率の
発泡粒子を使うと粒界が粗いため寸法精度も低く複雑形
状品を成形することが困難である。

そこで発泡スチロールを機械加工することが考えられる
が、加工された部分はむしれ、ささくれ等の傷がつき、
表面が荒れるため表面仕上げが必要になるとともに微細
な形状を出すことが困難である。

このため、発泡スチロールで金型模型を製作する際に、
鋳造して得られる金型の加工代を見込んだ分だけ金型模
型を大きく製作すれば良いのであるが、ブロック状の発
泡スチロールを機械加工する際に所定の加工代を残すこ
とは極めて困難である。

（発明の目的） 本発明は上述した従来のフルモールド法における問題点
を改善すべく成したものであり、その目的とする処は、
加工代等の設定が極めて容易で後加工がし易く、金型と
するまでの工程を少なくでき、且つ種々の金型材料に適
用できる金型の製造方法を提供するにある。

（発明の構成） ｌ記目的を達成するための本発明の構成は、製品モデル
を発泡金型にセットするとともに発泡金型内に１次発泡
した発泡樹脂粒子を充填し、次いで鋳造時の収縮量及び
鋳造後の加工代を見込んだ発泡条件で前記発泡樹脂粒子
に２次以降の発泡をなさしめて発泡樹脂製の金型模型を
製作し、この後、従来のフルモールド法を適用した点に
ある。

（実施例） 以下に本発明方法の一例を工程順に添付図面に基づいて
説明する。

先ず、第１図に示すように、木型によって製作するか、
製品図に基づいて製作した試作品（１）を用意し、この
試作品（１）のリブ（２）を削り落すとともに穴（３）
を埋め、更に基準面加工を施して製品モデル（４）を得
る。この製品モデル（４）には、次の発泡工程に適する
ように、多数の通気孔又はベントホールを設けておく。

次いで、第２図に示すように、上方を開口した金枠（５
）と該開口を塞ぐプレート（６）とからなる発泡金型（
７）のプレート（６）に前記製品モデル（４）を固定し
た状態で、発泡金型（７）内に既に１次発泡させた樹脂
粒子（８）・・・例えばスチロール粒子を充填する。そ
して、該発泡金型（７）を第３図に示す如く蒸気毎（９
）内にセットする。

ここで、発泡金型（７）内に充填する１次発泡粒子（８
）・・・は、製品モデル（４）の形状部近傍に充填する
１次発泡粒子（８ａ）・・・と、形状部から離れた部分
に充填する１次発泡粒子（８ｂ）・・・とに分け、形状
部の１次発泡粒子（８ａ）は形状部から離れた１次発泡
粒子（８ｂ）よりも発泡倍率を小さく設定する。具体例
を挙げれば０表１に示す如く、１次発泡粒子（８ａ）に
ついては３０倍、１次発泡粒子（８ｂ）については８５
倍とする。

［表］ このように、製品形状部に１次発泡倍率の低い細かい発
泡樹脂粒子（８ａ）を使用することで、２次発泡時に製
品モデル（４）が精密に転写され、金型模型の強度が上
がるとともに、金型となる鋳物の鋳肌の改善が図れ、更
に鋳肌に耐火物が残ることに原因する放電加工時の異常
放電を防１トすることができる。尚、同様の目的で、後
述の工程で製作される金型模型の表面にパラフィン等の
有機物よりなる塗型剤を塗布することも、金型模型の表
面を平滑にする上で有効である。

更に、１次発泡粒子（８）・・・の発泡倍率は、２次発
泡後の金型模型の密度が８〜１５Ｋｇ／ｒｎ’となるよ
うに調整することが望ましい。これは８Ｋｇ／ｒｎ’以
下では金型模型の強度が不足して鋳型製作時に変形し、
また１５Ｋｇ／ｒｎ’以上では鋳造時に気化したガス等
により鋳物に巣などの欠陥が発生し易くなることによる
。特に作業性を考慮した場合には１０〜１３Ｋｇ／ｍ’
とするのが最適である。

次に２次発泡以降の工程について述べる。２次発泡は、
第３図に示す如く、発泡金型（７）を蒸気缶（８）内に
セットした後、蒸気缶（８）内に加熱蒸気を導入し、そ
の後蒸気缶（９）内に冷却水を導入することで行う。そ
して、２次発泡が終了したら更に３次発泡を行う。ここ
で、２次発泡及び３次発泡の条件としては例えば前記［
表］に示した範囲とする。

ここで、凹形状の金型素材を得る場合には、発泡金型（
７）のプレート（６）及び製品モデル（０を取り除き、
第４図（Ａ）に示すように３次発泡を行った際に、発泡
粒子（８）によって構成される金型模型（ｌＯ）全体が
膨張し、この膨張量に相当する分だけ、該金型模型（１
０）を用いて鋳造した金型に取代が形成される。一方、
凸形状の金型を得る場合は、第４図（Ｂ）に示す如くプ
レート及び製品モデルを取り除いて３時発泡せしめるこ
とで、前述と同様に取代を見込んだ金型模型（１０’）
を得る。

また、上記金型模型（１０）全体の膨張による取代の量
は、［表］に示した条件で行った場合には第５図に示す
通りである。そこで、後加工である鋳造時の収縮量、鋳
造後の放電加工代或いは仕上げ加工代等を見込んだ発泡
条件を選定し、この条件にて２次以降の発泡を行うこと
で、必要とされる取代の分を見込んだ大きさの金型模型
（ｌＯ）を製作する。尚、鋳造時の収縮量としては２０
／１０００　、製品の伸尺としては５７１０００　、放
電加工代としては１〜３ｍｍ程度を見込むようにする。

以上の如くして製作された金型模型（１０）を発泡金型
（７）から払い出し、第６図に示す如く、検査治具（１
１）で金型模型（１０）の寸法をチェックし、ドリル（
１２）等で後加工を行う。

そして、後加工が済んだ岑型模型（１０）を第７図に示
すように鋳型（１３）にセットする。鋳型（１３）は下
型（１４）と上型（１５）からなり、下型（１０上にセ
ットした金型模型（１０）のキャビティ内には鋳物砂（
１６）を充填してバックアップする。また上方（１５）
には湯口（１７）及び押湯（１８）が形成される。

このように鋳型（１３）に金型模型（ｌＯ）をセ−／　
トした後、高周波炉等で溶解せしめたＪＩＳ：５ＫＤ６
１相当の溶湯を鋳込む。すると、金型模型（ｌＯ）は溶
湯の熱により気化消失し、第８図に示すような金型模型
（ｌＯ）と同一形状の金型素材（１９）が鋳造される。

ここで、具体的な鋳造条件の例を示せば、鋳込温度を１
５７０℃で鋳込重量を４００　Ｋｇとする。また金型材
料としては上記のものに限らず、ダイス鋼から鋳鉄まで
幅広く選定し得る。

次いで、第８図に示す如く湯口及び押湯部に相当する部
分に形成された余分な部分（２０）　、　（２０）を切
断除去し、更に金型素材（１８）のキャｒティ面にショ
ットプラス）　（２１）を施し、更にテスター（２２）
により、後の放電加工等のための通電性テストを行う。

この後、必要に応じて焼鈍して硬度を下げ、第９図の如
く冷却孔（２２）、鋳抜ビン孔（２３）押出しビン孔等
を機械加工し、次いで焼入れ、焼鈍を行って所定の硬度
例えばダイカスト用金型にあってはＨＲＣ４０−４５と
する。

次いで第１０図に示す如く、別途ＮＣ加工して得られた
放電電極（２０を用い金型素材（１８）に放電加工を施
し、この後サンドブラスト仕上げ、タフトライド処理（
処理温度５７０℃、処理時間１．５〜２時間）等を施し
て第１１図に示す如き目的の金型（２５）を得る。

尚、以上は本発明の実施例の一例を示したもにであり、
本発明は上記した条件例えば金型模型の２次発泡条件、
３次発泡条件、鋳込材料、鋳造温度等に限定されるもの
でなく、また冷却孔、鋳抜ビン孔等の機械加工が少ない
場合には、鋳造直後の焼鈍を省略し、焼入れ焼戻しの熱
処理を先に施してもよい。

（発明の効果） 以上に説明したように本発明によれば、発泡スチロール
を材料として発泡条件を制御することにより鋳造時の収
縮量及び放電加工代を見込んで発泡成形模型を得るよう
にしたので、金型模型の製作が容易で、且つ金型模型表
面を滑らかで寸法精度も高くし得るので、従来の精密鋳
造に比べ金型の製作が容易でしかも放電加工にて最終形
状を得るため金型精度が優れており、金型品質も従来の
金属ブロックを機械加工したものと同等に近いものが得
られる等多くの効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は製品モデルの断面図、第２図は製品モデルを発
泡金型に取付けた状態の正面図、第３図は発泡金型内に
１次発泡粒子を充填した状態の断面図、第４図（Ａ）及
び（Ｂ）は３次発泡させた状態の第３図と同様の断面図
、第５図は発泡時間と取代との関係を示すグラフ、第６
図は金型模型の断面図、第７図は鋳型に金型模型をセッ
トした状態の断面図、第８図は金型素材の断面図、第９
図は放電加工前の金型素材の断面図、第１０図は金型素
材に放電加工を施している状態を示す断面図、第１１図
は金型の断面図である。 尚、図面中（１）は試作品、（４）は製品モデル、（７
）ハ発泡金型、（８）、（８ａ）、（８ｂ）は１次発泡
粒子、（９）は蒸気缶、（１ｏ）は金型模型、（１９）
は金型素材、（２５）は金型である。 特許出願人　本田技研工業株式会社 代理人　弁理士　下　１）　容一部 間　弁理士　大　橋　邦　音 間　弁理士　小　山　有 第１図 ３ 第２図 第３図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）製品モデルを発泡金型にセットするとともに発泡
   金型内に１次発泡した発泡樹脂粒子を充填し、継いで鋳
   造時の収縮量及び鋳造後の加工代を見込んだ発泡条件で
   前記発泡樹脂粒子に２次以降の発泡をなさしめて発泡樹
   脂製の金型模型を製作し、この金型模型のキャビティ内
   に鋳造砂等を充填した状態で金型模型を鋳型内にセット
   し、この鋳型内に溶湯を注入して前記金型模型を気化消
   失せしめて金型模型と同一形状の金型を鋳造し、この後
   、鋳造した金型に放電加工及び仕上げ加工等の加工を施
   すことを特徴とする金型の製造方法。
2. （２）前記１次発泡粒子を発泡金型に充填する際に、製
   品モデルの形状部近傍には発泡倍率の小さな１次発泡粒
   子を、製品モデルの形状部から離れた部分には発泡倍率
   の大きな一次発泡粒子を充填するようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の金型の製造方法。