(57)【要約】【課題】湯口側と湯口側に対向する側との間での温度管理に特別の配慮を払わなくても寸法精度の良好な大型鋳物鋳造品を与える大型の薄物鋳造品を鋳造するための鋳造装置を提供すること。【解決手段】上下に移動する可動型３と固定型４とから構成され、一側辺に湯口から通じて長手方向に延びる湯道が設けられている分割型２を備えた大型の薄物鋳造品を鋳造するための鋳造装置１である。可動型３及び固定型４に形成された成形品を成形するためのキャビティ１５〜１７が、湯口側１５ａと湯口２０と対向する対向側１５ｂとで設計寸法が異なり、湯口側１５ａの製品に対する金型寸法が対向側１５ｂの製品に対する金型寸法に比較して大きく設計されている。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型の薄物鋳造品を鋳造するための金型であって、
脱型された成形品の高温部分の金型寸法を低温部分の金型寸法に比較して所望の設計寸法に対して大きく設計した金型。
【請求項２】
大型の薄物鋳造品であって複数の位置に基準寸法が要求される鋳造品を鋳造するための金型であって、
前記複数位置の基準寸法を満たす成形品を成形するために同一キャビティ内に異なる基準の伸尺を用いて設計された金型。
【請求項３】
請求項１又は２記載の金型を用いたことを特徴とする鋳物鋳造装置。
【請求項４】
一側辺に湯口から通じて長手方向に延びる湯道が設けられている分割型を備えた大型の薄物鋳造品を鋳造するための鋳造装置であって、
前記分割型に形成された成形品を成形するためのキャビティが、湯口側と湯口と対向する対向側とで所望の設計寸法に対する金型寸法が異なり、
湯口側の製品に対する金型寸法が湯口と対向する対向側の製品に対する金型寸法に比較して大きく設計されていることを特徴とする鋳物鋳造装置。
【請求項５】
前記可動型又は固定型の背面には井桁状の補強リブが形成されていることを特徴とする請求項４記載の鋳物鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重力鋳造法、低圧鋳造法などの溶湯にかける圧力が低い鋳造法により大型鋳造品を製造するための金型及び該金型を用いた鋳物鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金等の軽金属の鋳造においては、金属の溶湯（溶金）を高圧に加圧して鋳型内に供給するダイカスト法が一般的に用いられ、このダイカスト法では高圧に耐える金型（永久鋳型）が用いられている。
【０００３】
ところで、近時、鋳物の大型化と同時に鋳物の薄肉化が求められており、このような要望に応える上では、ダイカスト法に代えて圧力の低い重力鋳造法又は低圧鋳造法により鋳物を製造することが、とくに鋳物の薄肉化の面で有効であると考えられ、種々の検討がなされている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
これは、ダイカスト法のように溶金を高圧に加圧して金型に供給する方式では、金型の大型化に伴って型締め装置等が大型となり全体としての装置が極めておおがかりなものとなるという問題点に対処するためである。
【０００５】
これに対して、例えば、重力鋳造法によれば、金型の型締め圧が少なくてよいので全体としての装置が小型化できるという特徴を備えている。
【０００６】
特許文献１によれば、上下に移動する可動型と固定型とから構成される分割型を備えた大型の薄物鋳造品を鋳造するための鋳造装置が開示されている。その鋳物鋳造装置では、平面視方形の大型の永久鋳型が用いられている。鋳型の長手方向一側辺の略中央に湯口が設けられ、該湯口から長手方向に延びる湯道が形成されている。
【０００７】
湯道は長手方向両端において更に分岐されて、大型の成形品成型用キャビティの両端部から溶金が注湯されている。これにより、成型用キャビティの隅々まで確実に良好な溶金の供給を行うことができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１９７１８８号公報（図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許文献１に記載の大型の薄物鋳物成形品を製造する鋳物鋳造装置では、湯口側と湯口側に対応する側面とで温度差が生じやすい。このため、温度管理が不十分であると、湯口側と湯口側に対向する面での温度差に起因して得られた成形品に２／１０００程度の僅かな寸法誤差が生じることがある。温度管理を充分に行えば、この課題は解決されるものの、鋳造装置全体の温度管理は生産性に欠けるという課題がある。
【００１０】
そこで、この発明は、湯口側と湯口側に対向する側との間での温度管理に特別の配慮を払わなくても寸法精度の良好な大型鋳物鋳造品を与える大型の薄物鋳造品を鋳造するための鋳造装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、成形品を成形するためのキャビティの金型寸法を湯口側と湯口と対向する対向側とで異ならせ、湯口側の製品に対する金型寸法が湯口と対向側の製品に対する金型寸法に比較して大きく設計すれば、湯口側が高温になることに由来する固体収縮の差を金型の方案により相殺でき、湯口側と対向側に位置する金型の温度管理を行わなくても寸法精度の高い大型鋳物鋳造品を得ることができることを見いだした。
【００１２】
すなわち、本発明は、大型の薄物鋳造品を鋳造するための金型であって、脱型された成形品の高温部分の金型寸法を低温部分の金型寸法に比較して所望の設計寸法に対して大きく設計した金型である。
【００１３】
また、本発明は、大型の薄物鋳造品であって複数の位置に基準寸法が要求される鋳造品を鋳造するための金型であって、前記複数位置の基準寸法を満たす成形品を成形するために同一キャビティ内に異なる基準の伸尺を用いて設計された金型である。
【００１４】
このように構成すれば、脱型された成形品の高温部と低温部との温度差に起因して縮み代が異なっても、低温部分と高温部分とで延び尺を変えているので設計通りの実際寸法を有する鋳物鋳造品を得ることができる。
【００１５】
このような金型は、大型の薄物鋳造品を鋳造するための鋳物鋳造装置に好適に用いられる。
【００１６】
また、本発明は、上下に移動する可動型と固定型とから構成され、一側辺に湯口から通じて長手方向に延びる湯道が設けられている分割型を備えた大型の薄物鋳造品を鋳造するための鋳造装置であって、前記可動型及び固定型に形成された成形品を成形するためのキャビティが、湯口側の製品に対する金型寸法が湯口と対向側の製品に対する金型寸法に比較して大きく設計されていることを特徴とする鋳物鋳造装置である。
【００１７】
このように構成すれば、脱型された状態での湯口側と湯口と対向側の製品に温度差があって生じる固体収縮等量の差が相殺されて、設計通りの実際寸法を有する鋳物鋳造品を得ることができる。
【００１８】
ここで、この可動型又は固定型の背面には井桁状の補強リブが形成されていることが好ましい。
【００１９】
このように構成すれば、可動型又は固定型の背面に井桁状の補強リブが形成されていることにより、長手方向及び短手方向のどちらの方向に対しての反りの発生を抑制することができる。これにより、金型の寸法安定性は一層向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１及び図２において、符号１は重力鋳造用の鋳造装置であり、その鋳造装置１は、可動型（上型）３と固定型（下型）４とからなる金型（永久鋳型）２を備えている。
【００２２】
上型３は支持板１１および支持棒１２を介して上型取付板７に設置され、この上型取付板７は鋳造機の可動プラテン６に固定されている。また、下型４は、同様に支持板１１および支持棒１２を介して下型取付板１４に設置され、この下型取付板１４は鋳造機の固定プラテン１３に固定されている。
【００２３】
そして、上型３および下型４は平面視略方形であり、互いに衝合される見切面３ａ，４ａには空隙状の成形用キャビティ１５が形成されている。この成形用キャビティ１５により符号３ｂ、４ｂ（図３）により示される製品成形部が形成される。
【００２４】
また、上型３の背面（見切面３ａに対しての裏面）には、図４に示すように、周囲に補強リブ３ｃが形成され、その補強リブ３ｃに囲まれた凹所には長手方向及び短手方向にそれぞれ延びる格子状（井桁状）の補強リブ３ｄが形成されている。同様に下型４の背面（見切面４ａに対しての裏面）にも周囲に補強リブが形成され、その補強リブに囲まれた凹所には長手方向及び短手方向に延びる格子状（井桁状）の補強リブが形成されているが、図面上では省略されている。
【００２５】
このような下型及び上型は、概略の外形寸法が、長手方向が略１２５０、短手方向が７００、厚み方向が２５０の略方形であり、ＳＫＤ６１により形成されている。
【００２６】
この成形用キャビティは、図５に下型の平面図でのみ示すように、鋳物の両側端部に対応する端部用キャビティ１６，１６と、これらの端部用キャビティ１６，１６の間を接続する中間部用キャビティ１７とから構成されている。
【００２７】
この実施の形態では、中間部用キャビティ１７により、中央部が断面コ字状のチャンネル形状の中間部が形成され、また、端部用キャビティ１７により中間部より肉厚の車体フレームとの接続等のための両端部が形成され、このような中間部と両端部とが一体に成形されて自動車部品である大型薄物鋳造品としてのクロスメンバーが形成される。
【００２８】
そして、中間部用キャビティ１７の側方であって端部用キャビティ１６の間の位置に湯口２０が配置されている。この湯口２０から合金の溶湯（溶金）が注湯される。
【００２９】
湯口２０から長手方向に延びて湯道２１が形成されている。この湯道２１は長手方向の両端部２１ａ、２１ａにおいてそれぞれ二つの湯道２２…に分岐されている。各湯道２２…にはセラミックス製のフィルタ２３…を介して多数の押湯部２４…が接続されている。これらの押湯部２４…は端部用キャビティ１６，１６に接続されている。また、中央の中間部用キャビティ１７には控え押湯部２５が接続されている。
【００３０】
ここで、この図５において符号Ａ、Ｂは端部用キャビティ１７に穴形状に形成される鋳抜部である。この鋳抜部Ａ、Ｂは、鋳造されたクロスメンバーを車両に組み立てる場合に、センターメンバーなどの他の車体メンバーとの接合箇所として用いられ、正確に位置決めされていることが要求されている。
【００３１】
鋳抜部Ａ（又はＢ）の位置又はそれらの間隔Ｄａ（又はＤｂ）が正確でない場合には、製品として出荷する場合に製品としての要求性能を満たさなくなり不良品となる場合がある。また、鋳抜部Ａ（又はＢ）の周縁の肉厚が小さければ、鋳抜部Ａ（又はＢ）の周縁に偏肉が認められ、外観を損ねたり、場合によっては同様に製品としての要求性能を満たさなくなる。
【００３２】
つぎにこのように形成された金型２をセットし、湯口２０から重量によってアルミニウム合金の溶湯（溶金）を注湯すると、溶金は湯道２１、２２、セラミックス製フィルタ２３、押湯部２４を経て左右の端部用キャビティ１６，１６に供給される。
【００３３】
供給された溶湯は、フィルタ２３を通過することにより不純物の除去と溶湯の流れの層流化とが行なわれ、押湯部２４を経由することにより端部用キャビティ１６へ供給される。端部用キャビティ１６，１６に供給された溶湯は端部用キャビティ１６、１６を満たすとともに更に中間部用キャビティ１７及び控え押湯部２５にも充填される。
【００３４】
通常、容量の小さな中間部用キャビティ１７を充填するための少量の溶湯は放熱しやすいものであるが、このように容量が大きく高い温度レベルに維持された先端部用キャビティ１６，１６を経由して溶湯を供給するので、放熱を抑制しながら少量の溶湯を供給することができ、中間部用キャビティ１７に供給する溶湯温度の低下が軽減できる。
【００３５】
溶湯の供給に伴って発生するガスは、見切面３ａ，４ａや押し湯部２４，控え押し湯部２５の隙間を通じて金型２から外部に排出することができる。
【００３６】
溶湯が供給された後、鋳型を冷却すると、キャビティ１６，１７内で溶湯が凝固する。この凝固に伴って生じる凝固収縮は、押湯部２４及び控え押湯部２５の作用により溶湯が補充されて鋳物製品にひけを生じることが防止される。
【００３７】
溶金が凝固して脱型可能な状態での金型中央部の温度（成形品の温度）は平均約４５０℃であり、湯口２０から最も遠い位置での金型の温度（成形品の温度）は、湯口や金型中央部に比べて低下しており平均約３５０℃である。
【００３８】
そこで、中央部及び湯口２０に近い中央部（湯口側１５ａ）の鋳抜部Ａ−Ａ間の設計寸法に対する金型寸法を１００８／１０００（金型寸法／設計寸法：伸尺８／１０００）に設計し、湯口から遠い箇所（対向側１５ｂ）の鋳抜部Ｂ−Ｂ間の設計寸法に対する金型寸法を１００６／１０００（金型寸法／設計寸法：伸尺６／１０００）に設計している。
【００３９】
このような金型２を用いれば、鋳抜部Ａ−Ａ間及びＢ−Ｂ間の実際寸法は、それぞれ設計寸法に公差の範囲内で略等しくなり、偏肉のない、要求性能を満たすクロスメンバーを得ることができる。
【００４０】
すなわち、このような金型にあっては、金型に温度差があった場合でも、金型が固体収縮等（縮み代）の差を考慮して設計されているので、所定形状の鋳物成形品を得ることができる。これにより、金型の保温や冷却に払われる配慮を少なくできるという作用効果を奏し、大型の薄物鋳造品を大量生産する際の生産効率性が飛躍的に増大することが期待される。
【００４１】
また、この種の金型では、金型の衝合面に反りが発生することがあるが、本発明の実施の形態に係る可動型又は固定型では、背面に井桁状の補強リブが形成されていることにより、長手方向及び短手方向のどちらの方向に対しての反りの発生を抑制することができる。これにより、金型の寸法安定性は一層向上する。
【００４２】
なお、以上の実施の形態の補強リブ３ｄは周囲の補強リブ３ｃよりも低く設計さていたが、補強リブ３ｃと補強リブ３ｄの高さは同一であってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従えば、大型の薄物鋳物成形品を大量生産する場合に適した永久鋳型を簡易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳造装置の正面図である。
【図２】本発明に係る鋳造装置の側面図である。
【図３】本発明に係る金型において下型を想像線で示した側面図である。
【図４】本発明に係る上型の上面図である。
【図５】本発明に係る下型の上面図である。
【符号の説明】
１：鋳造装置
２：金型（分割型）
３：上型（可動型）
３ａ：（上型の）見切面
３ｂ：（上型の）製品成形部
３ｃ：補強リブ
３ｄ：（井桁状の）補強リブ
４：下型（固定型）
４ａ：（下型の）見切面
４ｂ：（下型の）製品成形部
６：可動プラテン
７：上型取付板
１１：支持板
１２：支持棒
１３：固定プラテン
１４：下型取付板
１５：成形用キャビティ
１５ａ：湯口側
１５ｂ：対向側
１６：端部用キャビティ
１７：中間部用キャビティ
２０：湯口
２１：湯道
２１ａ：分岐部
２２：湯道
２３：フィルター
２４：押湯部
２５：控え押湯部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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