(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末成形体を加圧成形する粉末成形用金型であって、
成形孔を有するダイと、
前記成形孔に上方から挿入されるとともに、下端面に前記粉末成形体の上面に転写する起伏が形成された上パンチと、
前記成形孔に下方から挿入されるとともに、上端面に前記粉末成形体の下面に転写する起伏であってかつ前記上パンチの下端面の起伏と異なる起伏が形成された下パンチと、を備え、
前記ダイにおける成形孔の上側であってかつ前記下パンチの上端外周縁の直上に形成された開口周縁に、当該下パンチの上端外周縁の起伏に合わせた起伏が形成されていることを特徴とする粉末成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末成形体を加圧成形する粉末成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、焼結部品は、金型により金属粉末を加圧成形して得られる粉末成形体を焼結して製造される。前記金属粉末を加圧成形する粉末成形用金型として、ダイの成形孔と下パンチとによって形成されるキャビティに金属粉末を充填した状態で、上パンチの下端面と下パンチの上端面とにより金属粉末を加圧成形するものが知られている。
【０００３】
このような粉末成形用金型において、図８に示すように、上パンチ１０１の下端面１０１ａ及び下パンチ１０２の上端面１０２ａに、粉末成形体に転写する起伏が互いに逆向きになるなど互いに異なる起伏が形成されるとともに、ダイ１０３における成形孔１０４の上側の開口周縁１０３ａに、上パンチ１０１の下端外周縁１０１ｂの起伏に合わせた起伏が形成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３７２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記粉末成形用金型にあっては、図９に示すように、粉末成形体１１０の下面には下パンチ１０２の上端面１０２ａの起伏が転写されることから、粉末成形体１１０の下端外周縁１１０ａには、ダイ１０３の開口周縁１０３ａと異なる起伏が形成されることになる。このため、粉末成形体１１０をダイ１０３の成形孔１０４の上方へ抜き出すときに、粉末成形体１１０の下面においてスプリングバックにより膨張しようとする応力を、ダイ１０３の開口周縁１０３ａにおいて点接触Ｇで受ける場合がある。この場合、粉末成形体１１０の点接触Ｇ部分に応力集中が発生するため、粉末成形体１１０に亀裂等の損傷が発生するという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、粉末成形体をダイの成形孔の上方へ抜き出す際に、粉末成形体が損傷するのを抑制することができる粉末成形用金型を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の粉末成形用金型は、粉末成形体を加圧成形する粉末成形用金型であって、成形孔を有するダイと、前記成形孔に上方から挿入されるとともに、下端面に前記粉末成形体の上面に転写する起伏が形成された上パンチと、前記成形孔に下方から挿入されるとともに、上端面に前記粉末成形体の下面に転写する起伏であってかつ前記上パンチの下端面の起伏と異なる起伏が形成された下パンチと、を備え、前記ダイにおける成形孔の上側であってかつ前記下パンチの上端外周縁の直上に形成された開口周縁に、当該下パンチの上端外周縁の起伏に合わせた起伏が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、ダイにおける成形孔の上側であってかつ下パンチの上端外周縁の直上に形成された開口周縁に、下パンチの上端外周縁の起伏に合わせた起伏が形成されているため、ダイの開口周縁と、下パンチにより加圧成形された粉末成形体の下端外周縁とには同じ起伏が形成されることになる。これにより、粉末成形体を成形孔の上方へ抜き出すときに、粉末成形体の下端外周縁はダイの開口周縁の起伏に沿って抜けるため、その下端外周縁においてスプリングバックにより膨張する応力をダイの開口周縁において線接触で受けることができる。その結果、前記線接触した部分により応力を分散させることができるため、粉末成形体に亀裂等の損傷が発生するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、粉末成形体をダイの成形孔の上方へ抜き出す際に、粉末成形体に亀裂等の損傷が発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る粉末成形用金型を示す断面図である。
【図２】焼結部品（歯車）を示す斜視図である。
【図３】粉末成形用金型を示す図１の要部拡大断面図である。
【図４】ダイを示す平面図である。
【図５】ダイを示す断面図である。
【図６】ダイを示す断面斜視図である。
【図７】粉末成形体をダイから抜き出す時の状態を示す断面図である。
【図８】従来の粉末成形用金型を示す断面図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の粉末成形用金型の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る粉末成形用金型の断面図である。この粉末成形用金型１は、成形孔３を有するダイ２と、上パンチ４と、下パンチ５と、コアロッド６とを備えており、図２に示す焼結部品である歯車５０用の粉末成形体を加圧成形するのに用いられる。図２において、本実施形態における歯車５０は、歯底５１から歯先５２に向かって厚みｔが徐々に薄くなるように形成されており、外周縁を含む一端面５３及び他端面５４にはそれぞれ起伏が形成されている。
【００１１】
図１において、ダイ２の外周部はダイプレート１１によって支持されている。上パンチ４は、ダイ２の成形孔３に上方から挿入されるものであり、図示しないプレス機の上ラムにより駆動される上パンチプレート１２に支持されている。ダイプレート１１と上パンチプレート１２とは、図示しない複数のガイドロッドにより同軸上に相対移動可能に配置されている。
【００１２】
下パンチ５は、ダイ２の成形孔３に下方から挿入されるものであり、ベースプレート１３に支持されている。コアロッド６は、前記プレス機の下ラム（図示省略）により駆動されるヨークプレート１４に連結されている。
このように構成された粉末成形用金型１は、ダイ２と下パンチ５とコアロッド６とによりキャビティ７を形成し、このキャビティ７に金属粉末を充填して上パンチ４と下パンチ５とにより金属粉末を加圧することにより、粉末成形体Ｗ（図７参照）を成形するようになっている。
【００１３】
図３は、粉末成形用金型１を示す図１の要部拡大断面図である。図３において、上パンチ４の下端面４ａには、粉末成形体Ｗの上面（歯車５０の一端面５３に相当する面）に転写する起伏が形成されている。具体的には、上パンチ４の下端面４ａの外周縁（下端外周縁）４ａ１を含む外周部には、歯車５０の歯底５１の一端面５３側を成形する歯底成形部Ａから歯先５２の一端面５３側を成形する歯先成形部Ｂに向かうに従って下方への突出量が大きくなるように円弧状に形成されている。
【００１４】
図３において、下パンチ５の上端面５ａには、粉末成形体Ｗの下面（歯車５０の他端面５４に相当する面）に転写する起伏であって、かつ上パンチ４の下端面４ａの起伏と異なる起伏が形成されている。具体的には、下パンチ５の上端面５ａの外周縁（上端外周縁）５ａ１を含む外周部には、歯車５０の歯底５１の他端面５４側を成形する歯底成形部Ｃから歯先５２の他端面５４側を成形する歯先成形部Ｄに向かうに従って上方への突出量が大きくなるように円弧状に形成されている。このように、下パンチ５の上端面５ａの起伏及び上パンチ４の下端面４ａの起伏は互いに逆向きになるように形成されている。
【００１５】
図４はダイ２の平面図であり、図５はダイ２の断面図である。図４及び図５において、ダイ２は、円筒状に形成されており、その内周面によって成形孔３が形成されている。また、図４に示すように、ダイ２の内周面には、その全周に亘って、歯車５０の歯底５１から歯先５２までの部分を成形する歯部成形部２ａが径方向内方に向かって起伏するように形成されている。この歯部成形部２ａは、図５に示すように、ダイ２の内周面の軸方向全長に亘って形成されている。
【００１６】
図３において、ダイ２の上面２ｂの内周端部には、上パンチ４の外周端縁４ａ１を成形孔３内に案内するために、歯部成形部２ａの外周端から径方向外側に向かうに従って上方に傾斜するテーパ面２ｂ１が形成されている。このテーパ面２ｂ１により上パンチ４の外周端縁４ａ１を案内することにより、その外周端縁４ａ１がダイ２の上面２ｂに当接して損傷するのを抑制することができる。
【００１７】
図６はダイ２の断面斜視図である。図３及び図６において、ダイ２における成形孔３の上側の開口周縁（歯部成形部２ａの上端縁）２ａ１には、下パンチ５の上端外周縁５ａ１の起伏に合わせた起伏が形成されている。具体的には、図３、図４の一点鎖線部の拡大図及び図６に示すように、開口周縁２ａ１は、歯車５０の歯底５１を成形する歯底成形縁Ｅから歯先５２を成形する歯先成形縁Ｆに向かうに従って上方への突出量が大きくなるように形成されている。
【００１８】
図７は、粉末成形用金型１により成形された粉末成形体Ｗをダイ２の成形孔３から抜き出すときの状態を示す断面図である。図７に示すように、下パンチ５により加圧成形された粉末成形体Ｗの下端外周縁Ｗ１には、ダイ２の開口周縁２ａ１と同じ起伏が形成される。これにより、粉末成形体Ｗを成形孔３から抜き出すときに、粉末成形体Ｗの下端外周縁Ｗ１は、ダイ２の開口周縁２ａ１の起伏に沿って抜けるため、その下端外周縁Ｗ１においてスプリングバックにより膨張する応力をダイ２の開口周縁２ａ１において線接触で受けることができる。その結果、前記線接触した部分により応力を分散させることができるため、粉末成形体Ｗに亀裂等の損傷が発生するのを抑制することができる。
【００１９】
下記表１は、上記特許文献１に記載された従来の粉末成形用金型を用いて試験製造された焼結部品、及び本実施の形態における粉末成形用金型を用いて試験製造された焼結部品の各不良頻度を示している。なお、本試験において、金属粉末は、Ｆｅ−２Ｃｕ−０．８Ｃ−０．８潤滑剤（外掛け）を使用し、成形条件は、常温成形で密度＝６．８ｇ／ｃｍ３（成形圧＝５ｔｏｎ／ｃｍ２）とした。また、不良頻度は、分母に試験製造された焼結部品の全個数（本試験では１００個）を示すとともに、分子に試験製造により亀裂等の損傷が発生した焼結部品の個数を示す分数で表している。
【００２０】
【表１】
0005810465.tif 000002
【００２１】
表１において、従来の焼結部品の不良頻度と、本実施の形態の焼結部品の不良頻度とを比較すると、従来の焼結部品よりも本実施の形態の焼結部品のほうが不良頻度が小さい。これにより、本実施の形態における粉末成形用金型は、従来の粉末成形用金型に比べて、焼結部品に亀裂等の損傷が発生しにくいことが分かる。
【００２２】
また、図３に示すように、ダイ２の開口周縁２ａ１は、歯底成形縁Ｅから歯先成形縁Ｆに向かうに従って上方への突出量が大きくなるように形成されているため、キャビティ７に金属粉末を充填する際に、金属粉末の上面をダイ２の開口周縁２ａ１の起伏に合わせてすり切りすることにより、ギャビティ７の外周側には金属粉末が上方に盛り上がるように充填される。この状態で、上パンチ４の下端面４ａを成形孔３に挿入するときに、その下端面４ａの下方に突出した外周部により、キャビティ７の外周側に充填された金属粉末を、キャビティ７の内周側へ効果的に押し込むことができる。これにより、キャビティ７の外周側における金属粉末の成形密度が高くなるのを抑えることができるため、上パンチ４の下端外周縁４ａ１が摩耗するのを抑制することができる。その結果、粉末成形体Ｗにバリが生じるのを抑制することができる。
【００２３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施の形態では、歯車用の粉末成形体を成形する粉末成形用金型を例示したが、上パンチの下端面と下パンチの上端面とに互いに異なる起伏が形成される粉末成形用金型であれば本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１      粉末成形用金型
２      ダイ
２ａ１  開口周縁
３      成形孔
４      上パンチ
４ａ    下端面
５      下パンチ
５ａ    上端面
５ａ１  上端外周縁
Ｗ      粉末成形体
【図１】
0005810465.tif 000003
【図２】
0005810465.tif 000004
【図３】
0005810465.tif 000005
【図４】
0005810465.tif 000006
【図５】
0005810465.tif 000007
【図６】
0005810465.tif 000008
【図７】
0005810465.tif 000009
【図８】
0005810465.tif 000010
【図９】
0005810465.tif 000011