JPH09168855A - 樹脂成形用金型の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐久性に優れた高精度な複合材製金型を製造す
るとともに、製造作業全体の効率化および簡素化を可能
にする。 【解決手段】上型であるＦＣ枠１２と、下型である砂型
１４とを備え、このＦＣ枠１２とこの砂型１４との間に
キャビテイ１６が形成されるとともに、前記ＦＣ枠１２
には押湯１８が直接設けられる。ＦＣ枠１２と砂型１４
が型締めされた状態で、湯口３４から湯道３６に溶融ア
ルミニウム合金１５が注湯され、このアルミニウム合金
１５がキャビテイ１６に所定量供給された後、押湯１８
から溶融アルミニウム合金１５が補充される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳鉄製補強金型部
とアルミニウム合金層とを一体的に備えた樹脂成形用金
型の製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、合成樹脂材料を用いて樹脂製成
形品を得るために、射出成形、圧縮成形、またはブロー
成形等の種々の成形方法が採用されている。この種の成
形方法に使用される金型は、大量生産のために耐久性に
優れるとともに、複雑形状を容易に転写し得ることが望
まれている。

【０００３】そこで、金型の製作期間を短縮してコスト
の低減を図るために、異種金属を積層して構成された金
型が採用されている。すなわち、キャビテイ面を構成す
る表層部として、切削加工が容易な銅やアルミニウム金
属が用いられる一方、補強部として、樹脂成形時に金型
としての剛性を維持すべく、強度の高い金属（例えば、
亜鉛）が用いられている。この種の技術としては、例え
ば、特開平２−２００３２１号公報に開示された成形用
金型が知られている。

【０００４】ところで、上記のように、補強部上にアル
ミニウム合金からなる表層部を設ける場合、例えば、特
開平７−２１４５６８号公報に開示されているように、
ステンレス鋼（補強部）とアルミニウム合金とを爆発圧
着により冶金的に接合してクラッド板を作成し、このク
ラッド板のアルミニウム合金の表面より賦型の彫り込み
を行い、樹脂成形用金型を作成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、アルミニウム合金とステンレス鋼とを冶
金的に接合する工程と、この接合により作成されたクラ
ッド板に彫り込みを行う工程とが必要となる。これによ
り、金型製造作業が相当に煩雑なものになるとともに、
製造時間および製造コストが増大するという問題が指摘
されている。

【０００６】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、耐久性に優れた高精度な複合材製金型を製造する
とともに、製造作業全体の効率化および簡素化が可能な
樹脂成形用金型の製造方法および装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、押湯が設けられた鋳鉄製補強金型部お
よび砂型がそれぞれ上型および下型として型締めされ、
これらの間に形成されたキャビテイに溶融アルミニウム
合金を注湯することにより、前記鋳鉄製補強金型部とア
ルミニウム合金層とが一体的に積層された金型が製造さ
れる。このため、成形面であるアルミニウム合金層の表
面に押湯が存在することがなく、前記アルミニウム合金
層の後加工が容易に遂行され、金型の製造作業全体が簡
素化される。

【０００８】さらに、上型である鋳鉄製補強金型部自体
に押湯が設けられており、この押湯部分がキャビテイ内
に存在するガスを外部へと排出させるための通路として
利用される。これにより、金型に専用のガス排出路を設
ける必要がなく、前記金型の全体構造が有効に簡素化さ
れる。

【０００９】また、押湯がキャビテイに連通する開口部
側に狭路部を有すると、この押湯で固化したアルミニウ
ム合金が、その段差形状によってアルミニウム合金層と
鋳鉄製補強金型部との間で浮きや反りが発生することを
阻止する機能を有する。しかも、アルミニウム合金層と
鋳鉄製補強金型部との接触面積が大幅に拡大し、前記ア
ルミニウム合金層と前記鋳鉄製補強金型部とから一体的
に製造される金型を用いて樹脂成形作業を行う際、樹脂
圧や型締め圧等の成形圧力を該鋳鉄製補強金型部により
確実に受けることができる。これによって、金型全体の
剛性を有効に向上させることが可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
製造装置１０の縦断面図である。この製造装置１０は、
上型である鋳鉄製補強金型部（以下、ＦＣ枠という）１
２と、下型である砂型１４とを備える。ＦＣ枠１２と砂
型１４との間には、溶融アルミニウム合金１５が注湯さ
れる成形用キャビテイ１６が形成されるとともに、この
ＦＣ枠１２には、前記キャビテイ１６に連通する複数の
押湯１８が設けられる。

【００１１】押湯１８は、キャビテイ１６に連通する開
口部側に狭路部２０を有しており、この狭路部２０に段
部２２を介して拡径部２４が連通する。拡径部２４に
は、一端が段部２２に当接し、他端がＦＣ枠１２の外部
に突出する断熱性管体２６が配設される。ＦＣ枠１２の
キャビテイ１６側の表面部１２ａには、断面円弧状の複
数の凹部２８が形成されており、各凹部２８に冷却パイ
プ３０がパイプ支持部材３２を介して保持される。この
ＦＣ枠１２の一端側には、略Ｌ字状に屈曲して膨出部１
２ｂが設けられている。

【００１２】砂型１４は、溶融アルミニウム合金１５を
注湯するための湯口３４と、この湯口３４に連通してキ
ャビテイ１６に前記溶融アルミニウム合金１５を導入す
るための湯道３６とを有する。砂型１４には、キャビテ
イ１６を形成する表面部に対応して複数の鉄製冷し金３
８が埋設される。

【００１３】このように構成される製造装置１０の動作
について、本実施形態に係る製造方法との関連で以下に
説明する。

【００１４】先ず、図２Ａに示すように、ＦＣ枠１２を
フルモールド法により製作するための消失性模型５０が
形成される。この消失性模型５０は、ＦＣ枠１２の凹部
２８に対応する凹部５２を有しており、各凹部５２に
は、冷却パイプ３０を支持するために複数のパイプ支持
部材３２が配設される（図３参照）。

【００１５】消失性模型５０のキャビテイ１６側とは反
対側の面部には、押湯１８に対応する段付孔部５４が前
記キャビテイ１６側の面部を貫通して複数形成される
（図４参照）。消失性模型５０は、一端側にＦＣ枠１２
の膨出部１２ｂに対応する膨出部５６を有するととも
に、この消失性模型５０の両側部には、凹部５２に連通
する複数の孔部５８が形成されている。

【００１６】次いで、図２Ｂに示すように、消失性模型
５０が鉄枠６０内に配置され、この鉄枠６０に砂６２が
充填されて砂型６４が形成される。砂型６４に設けられ
た湯口６６には溶融鋳鉄６８が供給され（図２Ｃ参
照）、消失性模型５０が燃焼消失して溶湯と入れ代わ
り、ＦＣ枠１２が製造される。

【００１７】砂型６４から取り出されたＦＣ枠１２に
は、図２Ｄに示すように、各凹部２８に対応してパイプ
支持部材３２を介して冷却パイプ３０がセットされる。
なお、消失性模型５０にパイプ支持部材３２を設けず
に、鋳造されたＦＣ枠１２に前記パイプ支持部材３２を
埋設してよい。

【００１８】一方、図５Ａに示すように、後述する樹脂
成形用金型の寸法に対応する模型７０が、例えば、発泡
スチロールを用いて形成される。模型７０は、図５Ｂに
示すように、鉄枠７２にセットされ、砂７４がこの鉄枠
７２に充填されるとともに、前記模型７０のキャビテイ
面７０ａに複数の冷し金３８が配置される。

【００１９】さらに、模型７０全体が砂７４に全て埋め
込まれるように、複数の鉄枠７２が積層されて砂型構成
部７８が形成される。この砂型構成部７８は、図５Ｄに
示すように、反転されてその内部から模型７０が取り出
されるとともに、湯口３４、湯道３６等が形成され、こ
れにより砂型１４が得られる。

【００２０】上記のように、ＦＣ枠１２および砂型１４
が製造された後、図６Ａに示すように、加熱器８０によ
りこのＦＣ枠１２の表面部１２ａ側が加熱される。そし
て、表面部１２ａの温度が所定温度（３３０℃〜３５０
℃）に至ったことが温度検知手段８２を介して検出され
ると、ＦＣ枠１２が上型として砂型（下型）１４上に配
置される。次いで、図６Ｂに示すように、ＦＣ枠１２の
押湯１８に断熱性管体２６が配設された後、砂型１４の
湯口３４に溶融アルミニウム合金１５が注湯される。

【００２１】図１に示すように、溶融アルミニウム合金
１５は、砂型１４の湯口３４から湯道３６に至り、さら
にＦＣ枠１２の膨出部１２ｂと砂型１４との間からキャ
ビテイ１６側に供給される。キャビテイ１６から押湯１
８に供給された溶融アルミニウム合金１５が凝固収縮し
始めると、この押湯１８から溶融アルミニウム合金１５
が補充される。

【００２２】次に、自然冷却や強制冷却等の冷却処理が
施されることにより、溶融アルミニウム合金１５が固化
し、アルミニウム合金層８８をＦＣ枠１２に一体的に積
層した樹脂成形用金型９０が製造される（図７参照）。
この金型９０は、砂型１４から離脱され（図６Ｄ参
照）、湯口３４や湯道３６等に対応して固化した不要部
分が除去される。

【００２３】この場合、本実施形態では、ＦＣ枠１２を
上型にするとともに、このＦＣ枠１２に直接押湯１８が
形成される。このため、図７に示すように、押湯１８に
対応して固化したアルミニウム合金製段付部９２は、成
形面であるアルミニウム合金層８８の表面部位８８ａに
は存在しない。このため、アルミニウム合金層８８に施
される後加工は、そのキャビテイ面である表面部位８８
ａを平滑化するだけでよく、この表面部位８８ａの加工
作業が一挙に単純化し、金型９０の製造作業全体が簡素
化するという効果が得られる。

【００２４】さらに、ＦＣ枠１２自体に押湯１８が形成
されているため、キャビテイ１６に充填される溶融アル
ミニウム合金１５中のガスは、この押湯１８を介して製
造装置１０の外部に確実に排出される。これにより、製
造装置１０にガス抜き用の専用通路を設ける必要がな
く、この製造装置１０全体の構造が有効に簡素化され
る。

【００２５】しかも、本実施形態では、押湯１８が、キ
ャビテイ１６側に狭路部２０を有し、この狭路部２０の
端部に段部２２を介して拡径部２４が連通する段付形状
に設定されている。このため、押湯１８に供給された溶
融アルミニウム合金１５が固化すると、図７に示すよう
に、アルミニウム合金層８８に一体化された段付部９２
が形成される。従って、キャビテイ１６内で溶融アルミ
ニウム合金１５が凝固する際に、変形してアルミニウム
合金層８８とＦＣ枠１２との間に浮きや反りが生ずるこ
とを阻止することができる。

【００２６】さらにまた、アルミニウム合金層８８に複
数の段付部９２が一体的に設けられるため、このアルミ
ニウム合金層８８とＦＣ枠１２との接触面積が一挙に増
大する。これによって、金型９０を用いて樹脂成形を行
う際、樹脂圧や型締め圧等の成形圧力をＦＣ枠１２によ
り有効に受けることができ、この金型９０の耐久性が向
上するという利点がある。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る樹脂成形用金型の製造方法
および装置では、押湯が設けられた鋳鉄製補強金型部と
砂型とを、それぞれ上型と下型とにしてこれらの間に形
成されるキャビテイに溶融アルミニウム合金を注湯し、
前記鋳鉄製補強金型部とアルミニウム合金層とが積層さ
れた複合材製金型を得る。このため、成形面となるアル
ミニウム合金層の表面部に押湯が存在することがなく、
この表面部の後加工作業が一挙に単純化し、金型製造作
業全体が簡素化する。さらに、上型である鋳鉄製補強金
型部に直接押湯が設けられるため、品質に優れたアルミ
ニウム合金層が得られるとともに、この押湯をガス排出
用孔部として利用でき、製造装置全体の構成が簡素化す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る製造装置の縦断面説明
図である。

【図２】前記製造装置を構成する鋳鉄製補強金型部の製
作工程図であり、図２Ａは、消失性模型の斜視説明図で
あり、図２Ｂは、前記消失性模型が配置された砂型の斜
視説明図であり、図２Ｃは、前記砂型に溶融鋳鉄を充填
する際の説明図であり、図２Ｄは、前記砂型により鋳造
された鋳鉄製補強金型部の斜視図である。

【図３】図２Ａ中のパイプ支持部材の拡大断面図であ
る。

【図４】図２Ａ中のＺ矢視図である。

【図５】前記製造装置を構成する砂型の製作工程説明図
であり、図５Ａは、金型形状に対応する模型の斜視説明
図であり、図５Ｂは、前記模型を砂型に配置し、冷し金
をセットした状態の斜視図であり、図５Ｃは、前記模型
を砂型内に配設した状態の斜視図であり、図５Ｄは、前
記砂型から前記模型を取り出した状態の斜視図である。

【図６】前記鋳鉄製補強金型部と前記砂型とにより金型
を製造する際の説明図であり、図６Ａは、前記鋳鉄製補
強金型部を加熱する際の説明図であり、図６Ｂは、前記
加熱された鋳鉄製補強金型部を前記砂型にセットした状
態の斜視図であり、図６Ｃは、前記金型に溶融アルミニ
ウム合金を注湯する際の斜視図であり、図６Ｄは、溶融
アルミニウム合金が固化して製造された金型を砂型から
離型させた状態の斜視図である。

【図７】前記製造装置により製造された金型の縦断面図
である。

【符号の説明】

１０…製造装置 １２…ＦＣ枠 １２ａ…表面部 １４…砂型 １６…キャビテイ １８…押湯 ２０…狭路部 ２６…断熱性管体 ２８…凹部 ３０…冷却パイプ ３２…パイプ支持部材 ３４…湯口 ３６…湯道 ３８…冷し金 ５０…消失性模型 ７０…模型 ９０…樹脂成形用金型

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】押湯が設けられた鋳鉄製補強金型部を上型
   にするとともに、砂型を下型にして前記鋳鉄製補強金型
   部と前記砂型とを型締めする工程と、 前記鋳鉄製補強金型部と前記砂型との間に形成された成
   形用キャビテイに溶融アルミニウム合金を注湯する工程
   と、 冷却処理を施すことにより、前記鋳鉄製補強金型部とア
   ルミニウム合金層とを一体的に積層した複合材製金型を
   製造する工程と、 を有することを特徴とする樹脂成形用金型の製造方法。
2. 【請求項２】上型である鋳鉄製補強金型部と、 前記鋳鉄製補強金型部に型締めされる下型である砂型
   と、 を備え、 前記鋳鉄製補強金型部と前記砂型との間には、溶融アル
   ミニウム合金が注湯される成形用キャビテイが形成され
   るとともに、 前記鋳鉄製補強金型部には、前記成形用キャビテイに連
   通する押湯が設けられることを特徴とする樹脂成形用金
   型の製造装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の製造装置において、前記鋳
   鉄製補強金型部に設けられる押湯は、前記成形用キャビ
   テイに連通する開口部側に狭路部を有することを特徴と
   する樹脂成形用金型の製造装置。