(57)【要約】【課題】上パンチの端面の起伏に対応した起伏をダイの上面に形成して上パンチの先端外周の各部のダイの成形孔に対する挿入時期を平均化した粉末成形用の金型は、キャビティに充填した粉末がダイの上面の低位箇所からこぼれ出す。そのこぼれ出しを防止することを課題としている。【解決手段】ダイ１の上面１ａに、上パンチの端面の起伏に対応させた起伏が形成され、その起伏によってダイの成形孔２の入口の縁の少なくとも一部分がダイの上面の中で最も位置が低くなっている粉末成形用金型のダイ１の上面に、成形孔２の入口の縁２ａの最低位箇所よりも高さの高いせき７を設けて成形孔２の周囲をそのせき７で囲った。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形孔（２）を有するダイ（１）と、前記成形孔（２）の内部で粉末（Ｐ）を加圧成形して圧粉体を形成する上パンチ（３）及び下パンチ（４）を具備し、前記上パンチ（３）の端面（３ａ）に前記圧粉体の端面に転写する起伏が、前記ダイ（１）の上面（１ａ）に上パンチの端面（３ａ）の起伏に対応させた起伏がそれぞれ形成され、ダイの上面（１ａ）の起伏によって前記成形孔（２）の入口の縁（２ａ）の少なくとも一部分がダイの上面（１ａ）の中で最も位置が低くなっている粉末成形用金型において、前記ダイ（１）の上面（１ａ）に、成形孔（２）の入口の最低位箇所よりも高さの高いせき（７）を設けて成形孔（２）の周囲をそのせき（７）で囲ったことを特徴とする粉末成形用金型。
【請求項２】
前記せき（７）を、その上面（７ａ）が粉末供給用の給粉ボックス（８）の摺動面と同じ高さにあるせきにした請求項１に記載の粉末成形用金型。
【請求項３】
ダイ（１）の上面（１ａ）の中央部を給粉ボックス（８）の摺動面と同じ高さの平面にした請求項１に記載の粉末成形用金型。
【請求項４】
前記せき（７）を、前記成形孔（２）と給粉ボックス（８）を案内するガイドレール（９）との間に設けた請求項２又は３に記載の粉末成形用金型。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の金型を使用し、ダイ（１）上をスライドする給粉ボックス（８）から前記成形孔（２）によって作りだされるキャビティ（１０）と前記せき（７）の内側に形成されるダイの上面の凹部（６）に粉末をすりきりで供給し、しかる後、供給した粉末の上面をダイ（１）の上面（１ａ）と同じ高さレベルに保った状態で上パンチ（３）を作動させてキャビティ内の粉末を圧縮、成形し、上面に起伏のある圧粉体を得る粉末成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼結機械部品用の圧粉体、特にパンチで成形する面に起伏を有する圧粉体を成形するときに用いる粉末成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結機械部品は、粉末を圧縮成形して得られる圧粉体（成形体）を焼結して製造される。この焼結機械部品の中に、成形時にパンチで成形する面に起伏を生じたものがある。例えば、図７に示すように、一般的なスプロケット２０は、歯底２２側から歯先２１側に向かって厚みｔが減少しており、外周縁を含む端面２３、２４に起伏が生じている。端面に起伏のある部品の成形は、下記特許文献１、２などにも示されている。
【０００３】
例えば、図７に示したスプロケット２０の端面の起伏は、粉末成形時に上パンチと下パンチの端面（成形面）に起伏を形成し、その起伏を転写する方法で付けられる。
【０００４】
ところが、下パンチは上端に起伏を形成しても特に問題はないが、上パンチの端面（先端面）に起伏を形成すると、図８に示すように、上パンチ３の端面３ａに高低差ｈが付いてダイの成形孔に対する上パンチの各部の挿入時期にずれが生じる。粉末の成形は、通常、ダイの成形孔によって作り出されたキャビティに粉末を充填し、その粉末を、上下のパンチで加圧する方法で行われるが、キャビティに充填した粉末の上面をダイの上面と同じ高さにして先端外周の各部の挿入時期にずれが生じる上パンチを成形孔に入り込ませると、挿入が遅れる部分からキャビティ内の粉末が外部にこぼれ出し、得られる圧粉体の成形密度が低下する。その不具合を回避するために、給粉を完了した図９（ａ）の状態からダイ１と下パンチ４を相対移動させてキャビティに充填した粉末Ｐの上面をダイ１の上面よりも下側に移動させるアンダーフィル工程〔図９（ｂ）〕を経てその後に粉末の圧縮を行う〔図９（ｃ）〕方法が一般的に採られている。
【０００５】
しかしながら、その方法では、上パンチが先行して加圧を始める部分と加圧が遅れる部分の圧縮比に差が生じて得られる圧粉体の各部の成形密度がばらつく。そのばらつきが許容されなければ経済的に有利な粉末冶金法による部品の製造が行えない。また、そのばらつきが許容されるときにも、圧粉体の各部の成形密度が平均化されていれば製品の品質がよりよいものになるので、成形密度の差はできるだけ小さくすることが望まれる。
【０００６】
本出願人は、その要求に応える方法を開発した。その方法では、ダイの上面に上パンチの端面の外周の起伏に対応させた起伏を形成する。
【０００７】
この方法を採ると、ダイの上面に設けた起伏によって成形孔に対する上パンチ先端外周の各部の挿入時期が平均化され、得られる圧粉体の成形密度差が小さくなる。また、上パンチによるキャビティの封鎖も上パンチの外周の全域においてほぼ同時になされ、アンダーフィルの工程を経なくても粉末の流出を防止することが可能になる。
【０００８】
ところが、ダイの上面に起伏を付けると、成形孔の入口の縁の少なくとも一部分がダイの上面の中で最も低位となることが起こりうる。その場合、給粉ボックス（シュートボックス）から供給される粉末がダイの上面の最低位箇所からこぼれ出し、キャビティに対する粉末の充填量がばらついて製品の品質が安定しない。給粉ボックスはダイに引っ掛からないようにするためにダイの上面の最上位箇所でスライドさせる必要があり、そのために給粉ボックスの下面とダイの上面の低位箇所との間に隙間が生じ、ダイの上面の一部が最外周まで低くなっているとそこから粉末がこぼれでる。
【０００９】
この問題の解決策は、特許文献１、２などには全く示されていない。
【特許文献１】特開２００１−１８１７０５号公報
【特許文献２】特開２０００−１４４２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ダイの上面に上パンチの端面の起伏に対応した起伏を形成して上パンチ先端外周の各部の成形孔に対する挿入時期を平均化することによって圧粉体の成形密度差を小さくするようにした金型の、上述した粉末のこぼれの問題を解決することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、この発明においては、成形孔を有するダイの上面に上パンチの端面の起伏に対応させた起伏が形成され、そのダイの上面の起伏によって前記成形孔の入口の縁の少なくとも一部分がダイの上面の中で最も位置が低くなっている粉末成形用金型のダイに、粉末の流出を止めるせきを設ける。そのせきは、ダイの上面に設ける。また、成形孔の孔縁の最低位箇所よりも高さの高いせきとし、成形孔の周囲をそのせきで囲う。
【００１２】
なお、せきは、その上面が給粉ボックスの摺動面と同じ高さ位置にあるせきにすると好ましい。また、ダイの上面の中央部を給粉ボックスの摺動面と同じ高さの平面にすると好ましい。さらに、せきを、ダイの成形孔と給粉ボックスを案内するガイドレールとの間に設けると好ましい。このほか、この発明の金型には、必要に応じて下パンチの内側にコアロッドを含ませることができる。
【発明の効果】
【００１３】
ダイの上面に上記のせきを設けると、ダイの上面の低位箇所からこぼれだそうとする粉末がせきに遮られてせきの内側にとどめられ、そのために、粉末のこぼれが減少し、キャビティに対する粉末充填量が安定して製品の品質のばらつきが抑えられる。
【００１４】
なお、せきを、その上面が給粉ボックスの摺動面と同じ高さ位置にあるせきにすると、ダイ上をスライドする給粉ボックスとせきの間に隙間ができないためせきの上面に粉末が供給されることがなく、せきの上面に供給された粉末が給粉位置から退避する給粉ボックスに引きずられてせきを越えた位置にこぼれ出すことがなくなる。
【００１５】
また、上面が給粉ボックスの摺動面と同じ高さ位置にあるせきを、給粉ボックスを案内するガイドレールよりも内側、即ち、成形孔とガイドレールとの間に配置すると、給粉ボックスの移動領域外にこぼれだす粉末の量が少なくなり、こぼれだした粉末によって給粉ボックスのスライドに支障がでることもなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面の図１〜図６に基づいてこの発明の粉末成形用金型の実施の形態を説明する。図１〜図５に示す粉末成形用金型は、スプロケット用の圧粉体を成形するものであって、成形孔２を有するダイ１と、上パンチ３と、その上パンチ３に対向させた下パンチ４と、コアロッド５を組み合わせて構成されている。ダイ１は粉末成形装置のダイプレート１１に支持される。また、上パンチ３はプレス機の上ラムに駆動される上パンチプレート１２に、下パンチ４はベースプレート１３にそれぞれ支持され、コアロッド５はプレス機の下ラムに駆動されるヨークプレート１４に連結される。
【００１７】
ダイプレート１１と上パンチプレート１２は、通常、いずれか一方に上下のパンチによる加圧方向と平行なガイドロッドを複数本設け、そのガイドロッドを他方に設けるガイド部にスライド自在に挿通して同軸上に位置決めするが、そのガイドロッドやガイド部はこの発明の重要な要素ではないので、図１はそれらを省いている。粉末成形装置のダイセットには、ダイ１を加圧終点で受け止めるフォークや、ダイプレート１１と上パンチプレート１２の相対移動を利用して成形完了後に前記フォークを退避させて圧粉体の払い出しのためのダイ１の降下を可能となすカムなども設けられるが、これらも重要な要素ではないので図示していない。
【００１８】
上パンチ３の端面（先端面）３ａには、圧粉体の端面に転写する起伏が形成されている。その起伏は、端面３ａの外周を含む領域に形成されており、端面３ａの外周縁の各部、例えば、歯先成形部の中央と、歯溝成形部の中央との間に加圧方向の高低差ｈ（図８参照）が生じている。
【００１９】
この場合、成形孔２の入口が同一水平面上にあると、上パンチの端面の外周縁３ｂの各部はタイミング差を生じて成形孔２に挿入される。その挿入のタイミング差を無くす或いは小さくするために、ダイ１の上面１ａに成形孔２を取り巻く凹部６を設けて上パンチ３の端面３ａの起伏に対応させた起伏をダイ１の上面１ａ（凹部6よりも内側の上面）に形成している。その起伏の形成により、図４、図５に示すように、成形孔２の入口の縁２ａは、歯先成形部Ａの位置が最も低く、また、歯底成形部Ｂの中央部が最も高くて平面となっていて、歯面成形部Ｃの部分は、歯先成形部Ａから歯底成形部Ｂに向かうに従ってその位置が次第に高くなっている。圧粉体の上面が球状であっても、歯底成形部Ｂの部分が平面となっていることで、給粉や金型から抜き出した後の圧粉体の取り出しが容易となる。
【００２０】
凹部６は、その底６ａが、ダイ１の上面の最も低位箇所と同じ高さ位置にある。その凹部６は成形孔２を取り巻くように設けられており、その凹部６の外周に凹部の底６ａから立ち上がるせき７を設けている。そのせき７の上面７ａは、歯底成形部Ｂの中央部と同じ高さ位置にある（図５参照）。
【００２１】
成形孔２によって作り出されるキャビティ１０のみに粉末を充填すると、充填された粉末は凹部６に向けてこぼれ出ようとする。しかしながら、図２に示すように、凹部６にも粉末を充填するとせき7にせき止められる凹部６内の粉末が障害物となってキャビティ内の粉末のこぼれだしが防止される。これにより、キャビティに対する粉末の充填量が常に一定し、得られる圧粉体の品質が安定する。また、上パンチ３の先端外周の各部の成形孔２に対する挿入時期が平均化されるので、圧粉体の最外周部（歯先部）の密度が極端に上昇することもない。
【００２２】
この発明の金型を使用するときには、図２に示すように、給粉ボックス８を凹部6を包含する領域上を通過させてすりきりの給粉を行う。これによって、凹部６にも粉末が充填されるので、凹部６やせき7を設けたことで給粉が煩雑になることはない。この発明の金型を使用するときには従来行っていたアンダーフィルの工程は不要になり、すりきりでの粉末充填後、充填した粉末Ｐの上面をダイ１の上面と同じ高さレベルに保った状態で上パンチ３を作動させてキャビティ内の粉末の圧縮、成形を行うことができる。
【００２３】
図６は、給粉ボックス８を案内するガイドレール９をダイ１上に設けた例を示している。この場合、せき７は、ガイドレール９の内側、即ち、成形孔２とガイドレール９との間に設置するのがよい。その位置に上面７ａが給粉ボックス８の摺動面と同じ高さ位置にあるせきを設けると、給粉ボックスの移動領域外にこぼれだす粉末Ｐの量が少なくなり、こぼれた粉末によって給粉ボックス８の円滑なスライドが妨げられることもなくなる。
【００２４】
なお、以上の説明はスプロケット用圧粉体の成形を例に挙げて行ったが、この発明の金型はスプロケット成形用に限定されない。ダイの上面に上パンチの端面の外周の起伏に対応させた起伏を形成して高低差を生じた上パンチの先端外周の各部の成形孔への挿入時期を平均化する粉末成形用金型の全てにこの発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の粉末成形用金型の一例の概要を示す断面図
【図２】図１の金型の給粉状態を示す断面図
【図３】図１の金型のダイの要部の拡大断面図
【図４】図１の金型のダイの拡大平面図
【図５】図１の金型のダイの部分切り欠き斜視図
【図６】この発明の金型の他の例を示す断面図
【図７】端面に起伏のある焼結部品の一例（スプロケット）の一部を示す斜視図
【図８】図７のスプロケットを成形する上パンチの断面図
【図９】（ａ）従来行われている粉末成形の給粉工程を示す図、（ｂ）アンダーフィル工程を示す図、（ｃ）加圧工程を示す図
【符号の説明】
【００２６】
１          ダイ
１ａ        上面
２          成形孔
２ａ        入口の縁
３          上パンチ
３ａ        端面
３ｂ        外周縁
４          下パンチ
５          コアロッド
６          凹部
６ａ        底
７          せき
７ａ        上面
８          給粉ボックス
９          ガイドレール
１０        キャビティ
１１        ダイプレート
１２        上パンチプレート
１３        ベースプレート
１４        ヨークプレート
２０        スプロケット
２１        歯先
２２        歯底
２３、２４  端面
Ａ          歯先成形部
Ｂ          歯底成形部
Ｃ          歯面成形部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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