JPS6146339A - 分割組立型プレス金型 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ボルトホーマー、ナツトホーマー、パーツホ
ーマー等に用いる冷間鍛造用のプレス金型に関し、より
詳細には、ダイチップをダイケースに支持した分割組立
型のプレス金型に関する。

（従来技術） 冷間鍛造用のプレス金型は、ダイチップ１と、このダイ
チップの外周に焼去め、圧入等によって嵌合したダイケ
ースとがらなっている。ダイチップには、ハイスや特殊
鋼等も使用されるが、耐摩耗性に優れた超硬合金等が好
ましい。一方、ダイケースは、鋼製がらなり、ダイチッ
プの靭性不足を補い、これを補強する。この種のプレス
金型において、形状上の問題より、チップは放電加工に
より製造される。

また、必要に応じて、他の超硬合金工具類と同様に、耐
摩耗性の一層の向上をはかる目的で、工具の表面に硬化
層を形成する表面硬化処理法が実施されている。この硬
化層として、たとえば、遷移金属の各種炭化物、窒化物
、炭窒化物、硼化物もしくは硅化物、および／あるいは
、Ａ１．Ｙ。

Ｚｒ等の酸化物の単層、複層または複々層を被覆する。

（発明の解決すべき問題点） ところで、従来の冷間鍛造用プレス金型は、寸法精度の
高い金型を製造する場合には、種々の問題がある。

（１）チップをダイケースに装着するとき、ダイケース
からの締付圧力により、チップ内面が収縮するため、予
めその収縮代を見込んでその穴径を加工する。しかし、
この方法では十分な寸法精度が得られにくいため、加工
穴の寸法精度の高い金型な得る場合には、ダイケースを
装着後、ダイ内面を再度加工する必要があった。

（２）表面硬化処理を高い寸法精度が要求されるプレス
金型に適用する場合、予め表面硬化処理を施したチップ
にダイケースを装着すると、既述のように、ダイケース
装着後、チップ内面を再度加工しなければならず、硬化
層を削ってしまう場合が生じる。このため、高い寸法精
度を要求されるプレス金型には、この表面硬化処理法を
適用できなかった。

また、チップをダイケースに装着して加工穴を再加工し
寸法精度を出した後に表面硬化処理を施す方法も考えら
れる。しかし、この種のプレス金型の表面硬化法として
最も多く利用されている化学蒸着法の場合、その処理温
度が１０００℃前後と高く、鋼製のダイケースが焼なま
し状態となるため、処理後、焼入れ、焼戻し等の操作が
必要となり、この熱処理によって金型の寸法精度にバラ
ツキが生じる。このため、この方法でも、表面硬化処理
法をこの種のプレ入金型に適用することができなかった
。

（３）放電加工は、長い加工時間を要し、また、電極に
高価な銀、タングステン等を使用するために、非常なコ
スト高となっている。その上、放電によるヘアクラック
異状層の形成等で、放電面が正常な超硬特性を失ってし
まう、そこで：更に充分なラッピングを施す必要があり
、その結果、高い寸法精度を出すことを困難にし、しか
も、ラッピングに経験による熟練技術を要する。また、
この放電加工による材質欠陥が超硬質材料の内部に残留
する場合が多く、金型寿命を短くしていた。

一方、金型の設計に際し、チップを横分割あるいは縦分
割する分割組立型の設計方法が、くぼみコーナ一部の鋭
い形状が要求される場合に集中応力を分散させる目的で
用いられることがある１割型にすることにより、加工が
容易になり、また、加工精度が向上する。

しかし、この分割組立型のプレス金型は、分割面を合致
させ組合わせるときに、その接合面が平坦なために接合
面ですべりが生じやすく、精密な治具な作って接合し嵌
め合わせても、なお多少の誤差が生じるという問題があ
った。＊た、圧造作業時の呼吸作用により排出される空
気及びダストが従来分割方式では形状的に効果が不十分
であり、圧縮された空気によるチップの破損や被加工素
材の成形性の劣化が生じるという問題もあった０本発明
者らは、別の出願において、横分割の分割組立型のプレ
ス金型において曲面分割方式を用いることによりこれら
の問題を解決した。しかし、上記の問題点（１）〜（３
）は、未解決のままであった。

本発明の目的は、寸法精度の高い分割組立型プレ入金型
を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るダイチップとこれを支持するダイケースと
からなる分割組立型プレス金型において、ダイチップが
少なくともワークの座部形成部においてダイ軸に平行な
方向に重ね合わすように分割された複数個の分割チップ
により構成され、各分割チップの相互の接合面はワーク
の座部の形状に対応した曲面に形成され、少くとも一部
の分割チップが座部の形状に応じて径方向に分割された
複数個の部分チップから構成され、この部分チップが予
めダイケースによる締付圧力による変形を考慮した寸法
を備え、組立時の寸法精度を高くしたことを特徴とする
。

（作用） 本発明により、ダイチップを構成する各部分が組立後に
再加工しなくてもよいように、高精度に組立てられる。

（実施例） 以下、添付の図面を参照しながら本発明の詳細な説明す
る。

第１図（、）〜（ｄ）は、部品ナツトの頭部を六角形に
形成する段階に使用するプレス金型のダイチップの斜視
図である。このダイチップは、６個の第１図（ｅ）に示
す上部分割チップ部品１と第１図（ｂ）に示す下部分割
チップ１１とからなる。第１図（ａ）は、６個の部品１
を相互に接して組立てた上部分割チップを示す。第１図
（ｄ）は、上部分割チップ部品１と下部分割チップ１１
とから組立てられたダイチップを示す。ダイチップを構
成する部品１゜１、・・・と下部分割チップ１１とは、
いずれも超硬合金製であり、予め化学蒸着法によりＴｉ
Ｃ及び／又はＴｉＣ＋Ｔ１ＣＮ、さらにＴｉＣ＋Ｔ１Ｃ
Ｎ＋Ａｌ２Ｏ５等の表面硬化層で被覆されている。＊た
、製造には放電加工法を用いないので、放電加工による
合金の性質の劣化は生ヒないし、また、表面硬化層で被
覆していても、寸法精度よく製造でｂる。なお、後で説
明するように、部品１は、ダイケースの嵌合による変形
を予め見込んで、組立後の変形が最小になるように設計
されている。

部品１は、平面である内面２）上面３、側面４゜４と、
曲面である下面５と外面６とを備えている。

内面２は、第１図（、）のように組立てたと外に、六角
形の加工穴７を形成する。いいかえれば、上部分割チッ
プは、本実施例においては、加工穴の角に対応して分割
される。

下部分割チップ１１は、円形の内面１２と六方対称の座
部形成部１３とからなる加工穴を備え、また、下面１４
は平面である。座部形成部３３の形状は、ワーク（被加
工素材）の座部の形状に対応して形成される。上面は、
座部形成部１３の他に、座部形成部１３の周囲に連続す
る６枚の凹型の接合面１６，１６．・・・と、相隣る接
合面１６．１６開に例えば平面に形成された略三角形状
の逃し面１７．１７．・・・とが設けられる。接合面１
６，１６．・・・は、第１図（ｄ）に示すように、部品
１の下面５と間隙なしに密に接する。逃し面１７１１７
＋・・・は、この下面５との間に空間を区画し、座部形
成部１３からダイチップの外周へ通じて、空気およびダ
ストを逃がす空間Ｂとなる。第１図（ｄ）に示す形状よ
り明らかなように、この逃がし空間Ｂは、座部形成部３
３に接する点から外面１５に向って拡げられている。さ
らに、この空間に対応して、外面１５に上下方向の溝１
８，１８．・・・が下面１４まで設けられる。

第２図（ａ）、　（ｂ）は、第１図（、）　〜（ｄ）に
示したダイチップを用いて組立てられたプレス金型を示
す。

第１図（、）に示したように６個の部分１．１．・・・
から組立てられる上部分割チップは、鋼製のダイケース
２１に焼去め、圧入等によって嵌合される。

ダイケースの締付圧力を高める場合は、ダイケース２１
を同心円で分割する。なお、部品１と下部分割チップ１
１については、第１図（ｄ）のＡ−Ａ線での断面を示す
、ダイケース２１は、ダイホルダー２２により支持され
、また、下部分割チップ１１の下面１４は、ダイホルダ
ー２３により支持される。組立に際し、チップの各要素
１，１．・・・；　１１は、凸型の曲面５，５．・・・
と凹型の曲面１６゜１６、・・・とを密に接触させて相
互に容易に正確に重ね合わすことができる。すなわち、
上記の凹凸によって分割チップ１，１．・・・；１１を
径方向にも周方向にも相互に位置決めすることができる
ので、組立時に接合ずれが生ずるおそれがなく、組立性
が著しく向上される。

第３図（、）は、四角形状の段付ブレ入金型の４個の部
品３１，３１．・・・から組立てられた上部分割チップ
３１の斜視図であり、第３図（ｂ）は、下部分割チップ
４１の斜視図である。第１図（、）〜（ｄ）と第２図と
に示したプレス金型とは、加工穴が四方対称になってい
る点を除けば本質的に同様であるので、詳しい説明は省
略する。各部品３１は、四角形の加工穴３２を構成する
内面３３と、下部分割チップ４１に接する凸型の曲面で
ある下面３４とを備えている。下部分割チップ４１は、
円形の内面４２と四方対称の座部形成部４３と凹面であ
る接合面４４，４４．・・・と逃し面４５，４５．・・
・と溝４６，４６．・・・とを備えている。

第１図〜第３図に示したプレス金型において、空気やダ
ストは、座部形成部４３から、部品１゜３１の下面５，
３２と下部分割チップ１１．４１の逃し面との間の空間
Ｂを通って逃げるので、ダイチ・７プ内面の破損やダス
トの残留はなくなり、プレス金型の寿命がのびた。また
、座部のだれはなくなり、座部な再加工する必要がなく
なった。

ところで、ダイチップの加工穴を構成する内面は、ダイ
ケースの締付圧力により変形する。第４図（ａ）、　（
ｂ）は、それぞれ、ダイチップの部品の収縮状態を上面
からおよび側面から見た図である。

ここで、Δｒは、内面の収縮歪量、２１は、チップ接合
面の角度差、ΔＳとΔＵとは、ダイケースと部品との円
周差である。第４図（ｃ）は、組立てられたダイチップ
の断面図であり、ここで、ｄは、チップ内径、Ｄはチッ
プ外径、Ｌは、ダイ軸方向の長さである。

チップ内径ｄと外径りとの比率Ｄ／ｄについては、この
比率の値が１．０未満であると、ダイの強度は不足し、
一方、５．０　より大きいと、収縮歪は減少するが経済
的でない、そこで、Ｄ／ｄを２．５　とした。同様に、
軸方向の長さしとチップ外径りとの比率Ｌ／Ｄについて
は、この比率の値が０．１　未満であると、ダイの剛性
は不足し、一方、２．０　より大であると、チップ内径
の加工が充分に行えず、製品精度を低下させる。そこで
、Ｌ／Ｄを２．０　とした。なお、これらのＤ／ｄとＬ
／Ｄの値については、上記の製品精度、経済性等を考慮
した範囲内では多少変化しても本発明の効果に対して影
響を与えるものではない。

第４図（、）〜（ｃ）に示したダイチップ１こおいて、
ｄ／Ｉ）−２，５，Ｌ／Ｄ＝２．０．　ｔｔ＝１分、Δ
Ｓ＝０．０１５．Δｕ＝ｏ、ｏ１と設定する。加工は、
研磨加工だけで高精度で行える。プレス金型の組立の際
に、所定のダイケース締付圧力を加えたところ、収縮歪
量Δｒは２４μｍであった。

収縮歪量Δｒは、従来の非分割型ダイチップと異なり、
最適な形状寸法の部品からダイチップを組立てることに
より極力押えることが可能である。

ダイ製造時に、角度差乙ｔ１円周差Δ３．ΔＵ等を設定
し、Ｌ／Ｄに対する収縮歪量等のデータを集積する。こ
のデータから最適の部品の形状寸法が求められる。最適
な形状寸法の部品を、研磨加工のみで高精度で仕上げた
後、表面硬化処理を施す。

こうして得られた部品から高精度のプレス金型が得られ
る。従来と異なり、姐立後の精度を上げるための加工は
不要になる。したがって、従来のように技術の熟練度と
いった不確定要素に頼ることなく、全てを機械加工で行
える。このため、プレス金型の寸法精度のばらつきが非
常に少なくなるので、製品精度保証、ダイ寿命保証とい
った従来不可能と考えられていた面まで対応が可能にな
った。

以上の実施例では、ダイチップ材としては、表面硬化処
理を施した超硬合金を用いたが、Ａｌ２Ｏ、系１ｓ；：
ｌＮ４系等のセラミクス材を用いることができる。セラ
ミクスは、超硬合金に比べると、抗折力が１／２以下で
あり、靭性が低く、歪が非常に少ない。したがって、ダ
イチップにセラミクス材を適用すると、その収縮歪は非
常に小さな値（０，０１以下）に抑えられるため、精度
の高いプレス金型をよｉ）容易に製作できる。この場合
、表面硬化層を形成する必要はない。

また、被加工材の圧造時に、チップの表面硬化層である
Ｔ　ｉ　Ｃ、Ｔ　ｉ　Ｎ　、Ａ　ｌ　２０１等またはセ
ラミクスは、潤滑剤としても働ｂ、被加工材の流動性を
向上させる。これは、硬化層またはセラミクスの被加工
材である鋼等との摩擦係数が、鋼同志の摩擦係数に比較
して１／３以下に低下するからである。このため、被加
工材の摺動の際に、焼付やカジリが生じにくい。製品の
精度は、このため更に向上した。

圧造工程を数段に分けて加工する場合、従来は、後工程
に使用する金型の加工穴の径を十公差に設定しないと、
超硬会合金型がカジリ現象を起こし、金型を破壊する恐
れがあった。しかし、本発明によるプレス金型を用いる
と、後工程での加工穴の径を一公差に設定したシゴキ加
工が可能となり、製品の精度が向上した。さらに、従来
では不可能であった前後方押出成型鍛造が可能となり、
工程の短縮化ができ、圧造の利用分野が飛躍的に拡大さ
れる。

次に、プレス金型をダイ軸に平行な方向に多重に重ね合
わせた構造をとると、ダイチップの収縮歪量Δｒの減少
に対しても有効であることを示す。

第５図に、表面硬化層で被覆した超硬合金製の六角形内
面のダイチップをｎ重に（ｎ＝２．３．４）等分割した
ときの収縮歪量Δｒを示す、金型のＤ／ｄは２．５であ
り、Ｌ／Ｄは２．０である０分割面は曲面であり、した
がって、各分割チップのダイ軸方向の長さ！は、Ｌ　／
　ｎである。所定の締付圧力を加えたとき、分割しない
場合は、収縮歪量Δｒは２４μｍであったが、分割を行
うと、ｎ＝２．３．４に対して、Δｒは１２μｍｔ８μ
観、５μｍと順次減少した。第６図は、Δｒを１／Ｄに
対して示し、分割によるΔｒの減少を示したものである
。したがって、ダイ軸方向に多重分割した場合は、Δｒ
を小さくするようにチップの寸法を定めることがより容
易になる。

なお、本実施例では等分割を用いたが、分割態様は不等
分割であっても収縮歪な減少させうろことは明らかであ
る。

本発明は、種々の形状の分割組立型プレス金型に適用で
きることはいうまでもない。

（発明の効果） 本発明に上り、予め最適形状寸法に加工した部品からダ
イチップを組立てることにより、組立後に再加工しなく
ても、高精度のプレス金型が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施例
の上部分割チップと下部分割チップの斜視図である。第
１図（ｃ）は、上部分割チップを構成する部品の斜視図
である。第１図（ｄ）は、上部分割チップと下部分割チ
ップとの組立を示す斜視図である。 第２図（ａ）、　（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施例
によるプレス金型の断面図と上面図である。 第３図（ａ）、　（ｂ）は、それぞれ、本発明の第二の
実施例の上部分割チップと下部分割チップの斜視図であ
るや 第４図（ａ）、　（ｂ）は、それぞれ、ダイチップ部品
の上面と側面の収縮状態を示す図である。第４図（ｃ）
は、プレス金型の寸法を示す図である。 第５図は、ダイチップの曲面分割方式で多重に分割した
ときの収縮歪量△ｒのデータを示す図である。 第６図は、収縮歪量Δｒを１／Ｄに対して示したグラフ
である。 １・・・上部分割チップの部品、　２・・・内面、５・
・・下面（接合面）、　　　　　　７・・・加工穴、１
１・・・下部分割チップ、　　　１２・・・内面、１３
・・・座部形成部、　　１６，１６．・・・・・・接合
面、１７．１？、・・・・・・逃し面、１８．１８．・
・・・・・溝、２１・・・ダイケース、　２２．２３・
・・ダイホルダー、３１・・・上部分割チップの部品、
　　３２・・・加工穴、３３・・・内面、　　　　　４
１・・・下部分割チップ、Δｒ・・・収縮歪量。 特許出願人　　伊藤超硬株式会社はが１名代　　理　　
人　弁理士　青白　葆　ばか２名第５図 Ｖ口 窮４図（０）　　　　　　　　　　　　第４図（ｂ）第
４図（Ｃ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイチップとこれを支持するダイケースとからな
   る分割組立型プレス金型において、 ダイチップが少なくともワークの座部形成部においてダ
   イ軸に平行な方向に重ね合わすように分割された複数個
   の分割チップにより構成され、各分割チップの相互の接
   合面はワークの座部の形状に対応した曲面に形成され、
   少くとも一部の分割チップが座部の形状に応じて径方向
   に分割された複数個の部分チップから構成され、この部
   分チップが予めダイケースによる締付圧力による変形を
   考慮した寸法を備え、組立時の寸法精度を高くしたこと
   を特徴とする分割組立型プレス金型。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載された分割組立型プ
   レス金型において、 上記の部品チップがセラミクスであることを特徴とする
   分割組立型プレス金型。
3. （３）ダイチップとこれを支持するダイケースとからな
   る分割組立型プレス金型において、 ダイチップが少なくともワークの座部形成部においてダ
   イ軸に平行な方向に重ね合わすように分割された複数個
   の分割チップにより構成され、各分割チップの相互の接
   合面はワークの座部の形状に対応した曲面に形成され、
   少くとも一部の分割チップが座部の形状に応じて径方向
   に分割された複数個の部分チップから構成され、この部
   分チップが表面硬化層を有する鋼からなり、予めダイケ
   ースによる締付圧力による変形を考慮した寸法を備え、
   組立時の寸法精度を高くしたことを特徴とする分割組立
   型プレス金型。