(57)【要約】      （修正有）【課題】  ワークにかかるサイジングコストをより低減させるべく、型自体の製造コストの抑制と長寿命化との両立が図られたサイジング用金型と、当該金型を用いたサイジング方法とを提供する。【解決手段】  本サイジング用金型Ｘは、ワークＷを収容するための空間部を規定するワーク当接部１１０ａ，２１０，３１０を有するものであって、ワーク当接部１１０ａ，２１０，３１０は、第１の面２１０ａと、当該第１の面２１０ａに対して交差する第２の面２１０ｂとを少なくとも有しており、第１の面２１０ａと第２の面２１０ｂとの境界部２１０ｃには、スリット２１１が設けられている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを収容するための空間部を規定するワーク当接部を有するサイジング用金型であって、
上記ワーク当接部は、第１の面と、当該第１の面に対して交差する第２の面とを少なくとも有しており、上記第１の面と上記第２の面との境界部には、スリットが設けられていることを特徴とする、サイジング用金型。
【請求項２】
上記スリットの底部には、拡大部が設けられている、請求項１に記載のサイジング用金型。
【請求項３】
上記拡大部は、上記スリットの深さ方向および幅方向に対して平行な方向の断面形状が略円形である、請求項２に記載のサイジング用金型。
【請求項４】
上記略円形状の拡大部の半径は、２〜４ｍｍである、請求項３に記載のサイジング用金型。
【請求項５】
上記スリットの深さは、１０〜３０ｍｍである、請求項１から４のいずれか１つに記載のサイジング用金型。
【請求項６】
上記スリットは、上記第１の面と上記第２の面とのなす角が１６０°以下になる境界部にのみ設けられている、請求項１から５のいずれか１つに記載のサイジング用金型。
【請求項７】
請求項１〜６に記載のサイジング用金型を用いて、ワークのサイジングを行うことを特徴とする、サイジング方法。
【請求項８】
上記ワークは、上記スリットに対応する部分が面取りされている、請求項７に記載のサイジング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイジング用金型および該金型を用いたサイジング方法に関し、特に長寿命化および低コスト化が図られたサイジング用金型および該金型を用いたサイジング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料粉末を成形して粉末成形体を形成し、この粉末成形体を溶融点以下の温度で燒結させることにより得られる焼結体は、焼結時に生じる収縮などにより寸法精度が低下してしまう。そこで、焼結体の寸法精度を高めるために、焼結体にはサイジングを施すのが一般的である。
【０００３】
以下に、従来のサイジング用金型の一例について、図５を参照しつつ具体的に説明する。図５は、上記一例としてのサイジング用金型Ｘ’を示す要部拡大断面図である。
【０００４】
サイジング用金型Ｘ’は、図５に示すように、サイジング対象であるワークＷ’を収容するための収容空間を規定するワーク当接部を有しており、図示しない加圧装置や油圧シリンダなどと組み合わせることによってワークＷ’をサイジングするためのものである。より具体的には、サイジング用金型Ｘ’は、外型を構成するダイス１１’と、下型を構成するダイピン２１’と、上型を構成するパンチ３１’とを有している。ダイス１１’は、ワークＷ’が嵌入可能な貫通孔１１０’を有しており、ワークＷ’の側面Ｗａ’を拘束するためのものである。貫通孔１１０’の内壁は、ワーク当接部の構成要素であり且つサイジング時に貫通孔１１０’に嵌入されるワーク’の側面Ｗａ’に当接する側面当接部１１０ａ’を有している。ダイピン２１’は、ワーク当接部の構成要素であり且つサイジング時に貫通孔１１０’に嵌入されるワークＷ’の下面Ｗｂ’に当接する下面当接部２１０’を有しており、図示しない油圧シリンダにより貫通孔１１０’に沿って上下動可能に構成されている。下面当接部２１０’は、平面２１０ａ’と、紙面に平行な断面形状が半円状の曲面２１０ｂ’とを有している。パンチ３１’は、ワーク当接部の構成要素であり且つサイジング時に貫通孔１１０’に嵌入されるワークＷの上面Ｗｃに当接する上面当接部３１０’を有しており、図示しない加圧装置により貫通孔１１０’に沿って上下動可能に構成されている。
【０００５】
このような構成を有するサイジング用金型Ｘ’を用いてワークＷ’のサイジングを行う場合、サイジング用金型Ｘ’の内部に生じる応力は、下面当接部２１０’における平面２１０ａ’と曲面２１０ｂ’との境界部２１０ｃ’のような箇所に集中し易い。このような応力集中箇所においては、他の部分に比べてクラックなどが発生し易く、このことはサイジング用金型Ｘ’の寿命を短くする原因となる。サイジング用金型Ｘ’の寿命が短くなると、ワークＷ’の１つあたりにかかるサイジングコストが高くなってしまい好ましくない。
【０００６】
そこで、金型を長寿命化する技術が開発されている。以下に、この技術の一例について、図６を参照しつつ具体的に説明する。図６は、上記一例としてのサイジング用金型Ｘ”を示す要部拡大断面図である。図６において、先に説明したサイジング用金型Ｘ’と同一または同種の部材または要素については、同一の符号を付している。
【０００７】
ダイピン２１”は、図６に示すように、応力集中が予想される箇所（例えば、境界部２１０ｃ’）において分割された複数のパーツ２１ａ”，２１ｂ”，２１ｃ”，２１ｄ”が組み合わさった組立構造体となっている。
【０００８】
このような構成を有するサイジング用金型Ｘ”を用いてワークＷ’にサイジングを施す場合、サイジング用金型Ｘ”のワーク当接部における応力集中が解消されるため、全体的にクラックなどが発生し難くなり、サイジング用金型Ｘ”の寿命は比較的長くなる。しかしながら、サイジング用金型Ｘ”を構成するダイピン２１”を複数のパーツ２１ａ”，２１ｂ”，２１ｃ”，２１ｄ”に分割する必要があるため、サイジング用金型Ｘ”自体の構造が非常に複雑になるのに加えて、サイジング用金型Ｘ”自体の製造コストも非常に大きくなる。したがって、長寿命化によりサイジングコストの削減が図れるものの、一方でサイジング用金型Ｘ”自体の製造コストが増大しているため、ワークＷ’の１つあたりにかかるサイジングコストは依然として高く、未だコスト削減の余地がある。
【０００９】
また、金型自体の製造コストの増大を抑制しつつ、金型を長寿命化する技術も開発されている。具体的には、金型のワーク当接部における応力集中箇所の近傍に、当該応力集中箇所における応力集中とは別の応力集中を発生させるための溝を設ける技術が公知となっている（特許文献１参照。）。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術においては、溝付近に新たに応力集中を発生させることにより、元々の応力集中箇所における応力集中を多少緩和することが可能になるものの、金型のワーク当接部における応力集中箇所自体がなくなったわけではないので、依然として応力集中の解消には至っていない。したがって、サイジングなどのように金型に生じる応力が非常に大きくなる場合には、応力集中を充分に緩和しきれず、長寿命化を充分に図ることができない。
【特許文献１】特開２００３−１１７６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、ワークにかかるサイジングコストをより低減させるべく、型自体の製造コストの抑制と長寿命化との両立が図られたサイジング用金型と、当該金型を用いたサイジング方法とを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面によると、サイジング用金型が提供される。このサイジング用金型は、ワークを収容するための空間部を規定するワーク当接部を有しており、上記ワーク当接部は、第１の面と、当該第１の面に対して交差する第２の面とを少なくとも有しており、上記第１の面と上記第２の面との境界部には、スリットが設けられていることを特徴としている。
【００１３】
このような構成によると、ワーク当接部における応力集中箇所として予想される境界部には、スリットが設けられているため、本発明にかかるサイジング用金型のワーク当接部においては、ワークに対してサイジングを施す際に、応力集中の生ずる箇所がない。そのため、本発明にかかるサイジング用金型は、繰り返しサイジングを行っても、クラックなどが生じ難く、長寿命である。また、本発明にかかるサイジング用金型は、境界部にスリットを設けるだけでよいので、製造コストも抑制することができる。したがって、本発明にかかるサイジング用金型は、ワークにかかるサイジングコストをより低減させることが可能となる。
【００１４】
好ましくは、上記スリットの底部には、拡大部が設けられている。このような構成によると、スリットを設けた部分のサイジング用金型に作用する応力をより効果的に分散させることが可能になるため、サイジング用金型の寿命は、より長くなる。
【００１５】
好ましくは、上記拡大部は、上記スリットの深さ方向および幅方向に対して平行な方向の断面形状が略円形である。このような構成によると、拡大部にかかる応力をより効率的に分散することが可能となるため、サイジング用金型の寿命は、さらに長くなる。なお、上記略円形状の拡大部の半径は、例えば２〜４ｍｍであり、上記スリットの深さは、例えば１０〜３０ｍｍである。
【００１６】
好ましくは、上記スリットは、上記第１の面と上記第２の面とのなす角が１６０°以下になる境界部にのみ設けられている。サイジング用金型に対してスリット加工を施す箇所を特に応力集中を起こし易い箇所に限定することにより、スリット加工の加工コストとサイジング用金型自体の長寿命化とのバランスから、ワーク１つあたりにかかるサイジングコストをより低減することが可能となる。
【００１７】
本発明の第２の側面によると、サイジング方法が提供される。このサイジング方法は、本発明の第１の側面において開示されたサイジング用金型を用いて、ワークのサイジングを行うことを特徴としている。本発明の第２の側面においては、本発明の第１の側面において開示したサイジング用金型を用いてサイジングを行うので、本発明の第１の側面について説明したのと同様の利点を享受することができる。
【００１８】
好ましくは、上記ワークは、上記スリットに対応する部分が面取りされている。サイジング対象であるワークのスリット対応箇所に予め面取り加工を施しておくと、サイジング時にワークの一部がスリットに入り込むことに起因するバリなどの発生をより確実に防止することが可能となる。これにより、歩留りが向上するため、結果として、ワーク１つあたりにかかるサイジングコストをより低減することが可能となる。
【００１９】
本発明のその他の利点および特徴については、以下に行う発明の実施形態の説明から、より明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の好ましい実施形態にかかるサイジング用金型Ｘについて、図１〜図２を参照しつつ具体的に説明する。図１は、本実施形態にかかるサイジング用金型Ｘの断面図である。図２および図３は、各々、図１に示すサイジング用金型Ｘの要部拡大図である。
【００２１】
図１に示すように、サイジング用金型Ｘは、シリンダロッド１を有するシリンダ機構と、シリンダロッド２を有する加圧装置とともに、ワークＷに対してサイジング加工を施すことが可能なサイジング装置を構成している。シリンダ機構としては、例えば油圧シリンダなどが挙げられる。ワークＷとしては、鉄や銅などの金属粉末を成形して粉末成形体を形成し、この粉末成形体を溶融点以下の温度で燒結させることにより得られる焼結体などが挙げられる。なお、図面を簡略化する観点から、シリンダ機構および加圧装置は、各々、シリンダロッド１，２の一部のみ図示した。
【００２２】
サイジング用金型Ｘは、外型１０と、下型２０と、上型３０とを有している。
【００２３】
外型１０は、ダイス１１と、スペーサ１２とを有している。ダイス１１は、ワークＷの側面Ｗａを拘束するためのものであり、ワークＷが嵌入可能な貫通孔１１０を有している。貫通孔１１０は、図２によく表れているように、サイジング時にワークＷの側面Ｗａが当接する側面当接部１１０ａを内壁に有している。図面上、ダイス１１は、一体成形されているように表れているが、複数のパーツから構成される組立体としてもよい。スペーサ１２は、図１に示すように、ダイス１１の高さを調整するものであり、その厚みなどは必要に応じて設定すればよい。
【００２４】
下型２０は、ダイピン２１と、スペーサ２２と、ガイドピン２３とを有している。ダイピン２１は、図２によく表れているように、ワークＷの下面Ｗｂを拘束するためのものであり、一端部においてサイジング時に貫通孔１１０に嵌入されたワークＷの下面Ｗｂに当接する下面当接部２１０と、スリット２１１とを有している。下面当接部２１０は、平面２１０ａと、曲面２１０ｂとを有している。曲面２１０ｂは、紙面に平行な断面形状が半円状であり、平面２１０ａとの境界部２１０ｃにおいて当該平面２１０ａに対して交差するような形で設けられている。スリット２１１は、図３によく表れているように、下面当接部２１０の境界部２１０ｃにおいて矢印ＡＢ方向に延びるように形成された細溝であり、その溝幅ｗは、例えば０．１〜０．３ｍｍであり、溝深さｈは、例えば１０〜３０ｍｍである。また、スリット２１１の底部には、紙面に平行な断面形状が略円形状の拡大部２１１ａが設けられている。拡大部２１１ａの半径ｒは、例えば２〜４ｍｍである。スペーサ２２は、図１に示すように、ダイピン２１を支持するとともに、シリンダ機構のシリンダロッド１とダイピン２１との距離を調節するためのものであり、一端部においてシリンダロッド１に当接しており、他端部においてダイピン２１を着脱自在に支持している。ガイドピン２３は、ダイピン２１やスペーサ２２を矢印ＡＢ方向により精度よく移動させるためのものである。本実施形態においては、ガイドピン２３は、計２箇所に設けられているが、その設置位置や設置箇所などは必要に応じて任意に定めればよい。
【００２５】
上型３０は、パンチ３１と、スペーサ３２，３３と、パンチケース３４と、ガイドピン３５とを有している。パンチ３１は、図２によく表れているように、ワークＷの上面Ｗｃを拘束するためのものであり、一端部においてサイジング時に貫通孔１１０に嵌入されたワークＷの上面Ｗｃに当接する上面当接部３１０を有している。上面当接部３１０は、第１平面３１０ａと、斜面３１０ｂと、第２平面３１０ｃとを有している。斜面３１０ｂは、第１平面３１０ａおよび第２平面３１０ｃとの境界部３１０ｄ，３１０ｅにおいて当該第１平面３１０ａおよび第２平面３１０ｃに対して交差するような形で設けられている。本実施形態において、第１平面３１０ａと斜面３１０ｂとのなす角は約２００°であり、第２平面３２０ｃと斜面３１０ｂとのなす角は約１６０°である。そのため、境界部３１０ｄにおいては、応力集中は生じ難いが、境界部３１０ｅにおいては、境界部２１０ｃに比べて程度が小さいものの応力集中が生じる。したがって、境界部３１０ｅにおいてもスリット２１１と同様のスリットを設けるようにしてもよい。スペーサ３２，３３は、図１に示すように、加圧装置のシリンダロッド２とパンチ３１との距離を調節するためのものである。スペーサ３２は、一端部においてシリンダロッド２に固定されており、他端部においてスペーサ３３に当接している。スペーサ３３は、一端部においてパンチ３１に当接しており、他端部においてスペーサ３２に当接している。パンチケース３４は、パンチ３１およびスペーサ３２，３３を収容可能な構成を有している。ガイドピン３５は、製品であるワークＷの位置決め、および、製品孔の変形防止のためのものである。本実施形態においては、ガイドピン３５は、計２箇所に設けられているが、その設置位置や設置箇所などは必要に応じて任意に定めればよい。
【００２６】
以上の構成を有するサイジング用金型Ｘを備えたサイジング装置を用いて、ワークＷにサイジングを施す方法について、図１〜図２および図４を参照しつつ具体的に説明する。図４は、図１に示すサイジング用金型Ｘによってサイジングが施されるワークＷの断面図である。
【００２７】
まず、図４に示すように、サイジング対象物であるワークＷを用意する。ワークＷとしては、金属粉末を所定の形状（本実施形態においては、キャップクランクシャフトベアリングの形状）に成形した上で燒結することにより得られる焼結体を用いるが、この焼結体を成形する際にサイジング用金型Ｘにおけるスリット２１１（図２参照）に対する対応部Ｗｄを面取りするのが好ましい。このような面取り加工をワークＷに施すと、サイジング時にワークＷの一部がスリット２１１に入り込むことに起因するバリなどの発生をより確実に防止することが可能となり、歩留りが向上する。これにより、ワークＷにかかるサイジングコストをより低減することが可能となる。
【００２８】
次に、図１および図２に示すように、サイジング用金型Ｘの側面当接部１１０ａ、下面当接部２１０および上面当接部３１０によって規定される空間部にワークＷを収容し、側面Ｗａを側面当接部１１０ａ、下面Ｗｂを下面当接部２１０、上面Ｗｃを上面当接部３１０によって拘束した上で、加圧装置によりシリンダロッド２、スペーサ３２，３３およびパンチ３１を介してワークＷに対し矢印Ｂ方向に圧力を加えることによりサイジングを行う。
【００２９】
本実施形態にかかる構成を有するサイジング用金型Ｘでは、応力集中箇所として予想される境界部２１０ｃには、スリット２１１が設けられている。そのため、サイジング用金型Ｘの下面当接部２１０においては、ワークＷに対してサイジングを施す際に、応力集中の生ずる箇所がなくなる。そのため、サイジング用金型Ｘは、繰り返しサイジングを行っても、クラックなどが生じ難く、より長寿命である。また、サイジング用金型Ｘは、境界部２１０ｃにスリット２１１を設けるだけでよいので、例えばダイピンを分割された複数のパーツの組立体としたものに比べて製造コストも抑制することができる。したがって、サイジング用金型Ｘは、ワークＷにかかるサイジングコストをより低減させることが可能となる。
【００３０】
以上、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、スリットの底部には、拡大部を設けずに単に角部に丸みをつけるだけでもよい。また、拡大部の形状は、楕円状でもよいし、多角形状（但し、角部の角度が各々９０°を超えるように設定する。）でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るサイジング用金型の断面図である。
【図２】図１に示すサイジング用金型の要部拡大図である。
【図３】図１に示すサイジング用金型の要部拡大図である。
【図４】図１に示すサイジング用金型によってサイジングが施されるワークの断面図である。
【図５】従来のサイジング用金型を示す要部拡大断面図である。
【図６】従来のサイジング用金型を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ｘ，Ｘ’，Ｘ”        サイジング用金型
Ｗ，Ｗ’        ワーク
Ｗｄ        対応部（スリットに対応する部分）
１０          外型
１１          ダイス
１２          スペーサ
２０          下型
２１          ダイピン
２２          スペーサ
２３          ガイドピン
３０          上型
３１          パンチ
３２，３３          スペーサ
３４          パンチケース
３５          ガイドピン
１１０          貫通孔
１１０ａ        側面当接部（ワーク当接部）
２１０          下面当接部（ワーク当接部）
２１０ａ        平面（第１の面）
２１０ｂ        曲面（第２の面）
２１０ｃ        境界部
２１１          スリット
２１１ａ        拡大部
【図１】
2005066657.tif 000003
【図２】
2005066657.tif 000004
【図３】
2005066657.tif 000005
【図４】
2005066657.tif 000006
【図５】
2005066657.tif 000007
【図６】
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