湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置
【課題】高圧で圧縮成形を行った場合にも金型の内隅部を起点としたクラック発生が起こらず、磁性粉等の高硬度の原料粉末を高圧で圧縮成形可能とする。
【解決手段】コアロッド２０の外周面２１に凹所状のキャビティ３０を形成し、このキャビティ３０に摺動自在に挿入される上下のパンチでキャビティ３０に供給した原料粉末を圧縮して湾曲板状部品の圧粉体を成形する。キャビティ３０の直角状の内隅部３４をダイス１０の内周面１１とコアロッド２０の外周面２１とで形成することにより、内隅部３４にかかる圧縮成形時の応力をダイス１０の内周面１１とコアロッド２０の外周面２１との接合境界面６０にリークさせ、内隅部３４を起点としたクラック発生を防ぎ、高圧での成形を可能とする。
【解決手段】コアロッド２０の外周面２１に凹所状のキャビティ３０を形成し、このキャビティ３０に摺動自在に挿入される上下のパンチでキャビティ３０に供給した原料粉末を圧縮して湾曲板状部品の圧粉体を成形する。キャビティ３０の直角状の内隅部３４をダイス１０の内周面１１とコアロッド２０の外周面２１とで形成することにより、内隅部３４にかかる圧縮成形時の応力をダイス１０の内周面１１とコアロッド２０の外周面２１との接合境界面６０にリークさせ、内隅部３４を起点としたクラック発生を防ぎ、高圧での成形を可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湾曲板状部品を粉末冶金法で得る過程において、原料粉末を該部品に近似した圧粉体に圧縮成形する際に用いる圧粉体成形金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型内のキャビティに供給した原料粉末をパンチで圧縮することにより目的の部品形状に近似した圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結して部品を得る粉末冶金法は、精密、かつ複雑な形状のものを大量生産可能な方法として知られている。例えば、軸受等の円筒状部品は、金型のダイス内に形成された上下方向に開口する円筒状キャビティに原料粉末を供給し、キャビティ内に摺動自在に挿入される上下のパンチで原料粉末を軸方向に圧縮して成形される（特許文献１等参照）。
【０００３】
さて、粉末冶金法によって、上記湾曲板状部品を製造することが試みられている。この場合の湾曲板状部品とは、例えば図２０の符号１００で示すように、均一厚さの矩形状平板を、一辺方向は直線状のまま他辺方向をＲ状に湾曲させた形状のもの、言い換えると、円筒の一部を矩形状に切り取った形状のものを言う。
【０００４】
このような湾曲板状部品１００の圧粉体を、従来の圧粉体成形法を適用して成形するには、図２１および図２２に示すように、ダイス１１０内に形成した湾曲板状部品に対応するキャビティ１３０に原料粉末Ｐを供給し、キャビティ１３０内に挿入される上下のパンチ１４０，１５０で原料粉末Ｐを圧縮する。キャビティ１３０は、直線状の一辺方向が上下方向に沿った状態に形成されており、したがって原料粉末Ｐは円筒状部品と同様に軸方向に圧縮される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５１３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、磁性粉等の硬さの高い原料粉末は、塑性変形し難いため高密度化が困難であるといった特性がある。そのような硬さの高い原料粉末を圧縮成形する場合には、通常よりも高い圧力で原料粉末を圧縮して圧粉体を得るようにしている。ところが、硬さの高い原料粉末により、図２０で示したような湾曲板状部品１００の圧粉体を、図２１および図２２で示した金型装置によって成形すると、図２３に示すように、ダイス１１０のキャビティ１３０の直角状の内隅部１３１，１３２にパンチ圧力による応力が集中し、それら内隅部１３１，１３２を起点としてクラック（矢印Ｈで示す）が生じる場合があった。クラックが生じたダイスは使用不能となり、したがって高コスト化や生産性の低下を招くといった問題を招くことになるため、改善策が要望された。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、高圧で圧縮成形を行った場合にも金型の内隅部を起点としたクラック発生を防ぐことができ、磁性粉等の高硬度の原料粉末を適確に成形することができる湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置は、湾曲板状部品の圧粉体を成形する金型装置であって、円筒状の内周面で形成される中空部を有するダイスと、円筒状の外周面を有し、前記ダイスの前記中空部に摺動自在に挿入されるコアロッドと、前記湾曲板状部品に対応する形状のパンチとを備え、前記ダイスの前記内周面または前記コアロッドの前記外周面のいずれかに一方に、前記湾曲板状部品に対応する形状のキャビティが凹所状に形成されるとともに、このキャビティの周方向間には前記ダイスと前記コアロッドとの間の一部を閉塞してキャビティの内側面を形成する湾曲板状の凸部が配設され、前記ダイスの前記中空部に前記コアロッドを挿入した金型セット状態で、前記キャビティが該ダイスと該コアロッドとにより区画され、該キャビティに供給された原料粉末が前記パンチにより軸方向に圧縮されて前記湾曲板状部品の圧粉体が成形されることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、キャビティがダイスの内周面に形成されている場合には、湾曲板状部品の圧粉体は、外周面がキャビティの底面で形成され、内周面がコアロッドの外周面で形成され、両側面が凸部の側面すなわちキャビティの内側面で形成される。一方、キャビティがコアロッドの外周面に形成されている場合には、湾曲板状部品の圧粉体は、外周面がダイスの内周面で形成され、内周面がコアロッドのキャビティの底面で形成され、両側面がキャビティの内側面で形成される。
【００１０】
本発明の金型のキャビティの周方向両端の内隅部は、ダイスとコアロッドとで形成される内隅部と、キャビティの底面と内側面とで形成される内隅部の２つがあるが、このうち、前者の内隅部は分割されるダイスとコアロッドとで形成されており、これらダイスとコアロッドとの接合境界面が内隅部の外方に延びている。このため、パンチで原料粉末を圧縮成形した際、ダイスとコアロッドとで形成される内隅部に応力がかかると、その応力は上記接合境界面にリークし、この内隅部への応力集中が起こらない。その結果、この内隅部を起点としたクラック発生が防がれる。
【００１１】
一方、キャビティの底面と内側面とで形成される内隅部は、従来のように応力が集中しやすい。そこで本発明では、キャビティの底面と内側面とで形成される内隅部がＲ状に形成され、応力が集中しにくい構造とすることを形態を好ましいものとする。
【００１２】
また、本発明は、金型セット状態におけるキャビティは、軸方向の一端側に開口し、他端側がダイスまたはコアロッドに形成された段部によって閉塞され、一端側の開口からパンチが該キャビティ内に挿入される形態を含む。この形態によれば、パンチは１つで構成することができ、キャビティ内の原料粉末は、そのパンチと段部との間に挟まれて軸方向に圧縮成形される。
【００１３】
ダイスまたはコアロッドに上記段部を有する場合には、段部の内隅部をＲ状に形成することにより、この段部の内隅部への応力集中が抑えられるため、好ましい形態とされる。
【００１４】
また、ダイスまたはコアロッドに上記段部を有する場合には、その段部が形成されたダイスまたはコアロッドは、該段部を境界として、キャビティを含む本体側と、該段部を含む段部側とに、軸方向に分割されることを形態を含む。この形態によれば、段部の内隅部が本体側と段部側との２部材で構成され、その内隅部の外方に本体側と段部側との接合境界面が延びている。このため、段部の内隅部への応力集中は起こらず、この内隅部を起点としたクラック発生が防がれる。
【００１５】
次に、本発明の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置は、湾曲板状部品の圧粉体を成形する金型装置であって、円筒状の内周面で形成される中空部を有するダイスと、円筒状の外周面を有し、前記ダイスの前記中空部に、ダイスの内周面との間に隙間が空く状態に挿入されるコアロッドと、前記隙間に摺動自在に挿入され、周方向間に、前記湾曲板状部品に対応する形状のキャビティを形成する湾曲板状の中間型と、前記湾曲板状部品に対応する形状のパンチとを備え、前記ダイスの前記中空部に前記コアロッドを挿入するとともに、これらダイスの内周面とコアロッドの外周面との間に形成される前記隙間に前記中間型を挿入した金型セット状態で、該ダイスの内周面、該コアロッドの外周面および該中間型により前記キャビティが区画され、該キャビティに供給された原料粉末が前記パンチにより軸方向に圧縮されて前記湾曲板状部品の圧粉体が成形されることを特徴とする。
【００１６】
上記発明では、湾曲板状部品の圧粉体は、外周面がダイスの内周面で形成され、内周面がコアロッドの外周面で形成され、両側面が中間型の側面で形成される。本発明の金型では、キャビティの周方向両端の外周側の内隅部は、ダイスと中間型とで形成され、両者の接合境界面がその内隅部の外方に延びている。一方、内周側の内隅部は、コアロッドと中間型とで形成され、両者の接合境界面がその内隅部の外方に延びている。すなわち、外周側および内周側のいずれの内隅部も２部材で形成され、それら部材の接合境界面が内隅部の外方に延びている。このため、それら内隅部への応力集中が起こらず、この内隅部を起点としたクラック発生が防がれる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、金型の内隅部を起点としたクラック発生を防ぐことができ、その結果、高圧での圧縮成形を可能として磁性粉等の高硬度の原料粉末を適確に成形することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧粉体成形金型装置の平面図である。
【図２】第１実施形態の金型装置の斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面に対応する図であって、（ａ）キャビティに原料粉末を供給した状態、（ｂ）原料粉末をパンチで圧縮成形した状態を示す。
【図４】第１実施形態の金型装置のコアロッドの一部拡大平面図である。
【図５】第１実施形態の金型装置で形成されるキャビティを示す平面図である。
【図６】第１実施形態の金型装置で成形された湾曲板状部品の圧粉体の（ａ）平面図、（ｂ）内周面側から見た正面図、（ｃ）斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態においてコアロッドを変更した変更例１のコアロッドを示す（ａ）斜視図、（ｂ）段部を示す断面図である。
【図８】同変更例１の金型装置の断面図であって、（ａ）キャビティに原料粉末を供給した状態、（ｂ）原料粉末をパンチで圧縮成形した状態を示す。
【図９】本発明の第１実施形態においてコアロッドを変更した変更例２のコアロッドの分解斜視図である。
【図１０】同変更例２のコアロッドの下部断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る圧粉体成形金型装置の平面図である。
【図１２】第２実施形態の金型装置のコアロッドの一部拡大平面図である。
【図１３】第２実施形態の金型装置で形成されるキャビティを示す平面図である。
【図１４】第２実施形態の金型装置で成形された湾曲板状部品の圧粉体の平面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る圧粉体成形金型装置の平面図である。
【図１６】図１５のＢ−Ｂ断面に対応する図であって、（ａ）キャビティに原料粉末を供給した状態、（ｂ）原料粉末をパンチで圧縮成形した状態を示す。
【図１７】第３実施形態の金型装置で形成されるキャビティを示す平面図である。
【図１８】第３実施形態の金型装置で成形された湾曲板状部品の圧粉体の平面図である。
【図１９】本発明の金型装置で形成されるキャビティの他形態を示す平面図である。
【図２０】湾曲板状部品の一例を示す図であって、（ａ）平面図、（ｂ）内周面側から見た正面図、（ｃ）斜視図である。
【図２１】図２０に示した湾曲板状部品の圧粉体を成形するための従来の金型装置の一例を示す平面図である。
【図２２】図２１のＣ−Ｃ断面に対応する図であって、（ａ）キャビティに原料粉末を供給した状態、（ｂ）原料粉末をパンチで圧縮成形した状態を示す。
【図２３】図２１のＤ部拡大図であって、キャビティの内隅部にクラックが生じた状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置に係る実施形態（第１〜第３実施形態）を説明する。いずれの実施形態も、図２０に示した湾曲板状部品１００と同様形状のものを原料粉末から圧粉体に成形するものである。
【００２０】
（１）第１実施形態
図１〜図３は、本発明の第１実施形態に係る金型装置１を示している。この金型装置１は、軸方向が上下方向に沿って設置される円筒状のダイス１０と、ダイス１０に摺動自在に挿入される円柱状のコアロッド２０と、ダイス１０とコアロッド２０との間に区画されるキャビティ３０に摺動自在に挿入される上下のパンチ４０，５０とを備えている。
【００２１】
ダイス１０の軸心には、断面円形状の中空部１５が貫通形成されている。中空部１５を形成するダイス１０の内周面１１の内径は、得るべき湾曲板状部品の外周面の外径と同等に設定されている。コアロッド２０はダイス１０の軸方向長さよりも長く、ダイス１０の中空部１５に同心状、かつ摺動自在に挿入される。コアロッド２０の外周面２１は円筒状に形成され、ダイス１０への挿入時にはこの外周面２１がダイス１０の内周面１１に摺動する。その外周面２１の円周等分複数箇所（この場合、２箇所）には、湾曲板状部品に対応する形状のキャビティ３０が凹所状に形成されている。
【００２２】
キャビティ３０はコアロッド２０の全長にわたって形成されており、その底面３１は、コアロッド２０の外周面２１と同心状の周面に形成されている。底面３１の外径は、得るべき湾曲板状部品の内周面の内径と同等に設定されている。コアロッド２０の、キャビティ３０の周方向間には、コアロッド２０の全長にわたって湾曲板状の凸部２２が形成されている。図４に示すように、凸部２２の側面はキャビティ３０の内側面３２を形成する。また、凸部２２の外周面は、コアロッド２０の外周面２１を構成する。コアロッド２０がダイス１０の中空部１５に挿入されると、上記のように外周面２１がダイス１０の内周面１１に摺動し、ダイス１０とコアロッド２０との間が部分的に凸部２２で閉塞された状態となる。
【００２３】
図５に示すように、キャビティ３０の、底面３１と内側面３２とで形成される周方向両端の内周側の内隅部３３は、Ｒ状に加工されている。また、キャビティ３０の、凸部２２の外周面２１とキャビティ３０の内側面３２とで形成される周方向両端の外周側の内隅部３４は、直角状に形成されている。
【００２４】
上下のパンチ４０，５０は同一構成であって湾曲板状部品に対応する湾曲板状に形成されたもので、キャビティ３０に嵌合可能な寸法および形状を有している。
【００２５】
以上が第１実施形態の金型装置１の構成であり、次いで、この金型装置１により湾曲板状部品の圧粉体を成形する手順を説明する。まず、図３（ａ）に示すように、ダイス１０の中空部１５にコアロッド２０を下側から挿入してコアロッド２０の上端面をダイス１０の上端面の高さ位置に合わせ、金型セット状態とする。この金型セット状態で、図５に示すように、キャビティ３０は、ダイス１０の内周面１１と、コアロッド２０のキャビティ３０の底面３１および内側面３２により囲まれて区画される。
【００２６】
続いて、キャビティ３０に下側から下パンチ５０の上端部を挿入した後、キャビティ３０に上方の開口から所定量の原料粉末Ｐを供給する。次に、図３（ｂ）に示すように、キャビティ３０に上側から上パンチ４０を挿入するとともに、下パンチ５０を適宜に上昇させ、原料粉末Ｐを上下のパンチ４０，５０で挟み込んで軸方向に所定圧力で圧縮する。
【００２７】
これにより、キャビティ３０内の原料粉末Ｐは湾曲板状部品に近似する形状の圧粉体Ｐ１に成形される。この後は、コアロッド２０に対しダイス１０を相対的に下降させ、次いで上下のパンチ４０，５０を上昇させるなどの操作を行って圧粉体を金型装置から抜き出す。
【００２８】
図６は得られた圧粉体Ｐ１を示しており、この圧粉体Ｐ１は厚さが均一であって、例えば、外径ｒ１：１５〜２０ｍｍ、内径ｒ２：１２〜１８ｍｍ、厚さｔ：１〜５ｍｍ、周方向角度α：１００〜１５０°といった寸法を有するものであり、厚さｔに対する外周長さｌの比（ｌ／ｔ）が５〜２５程度の薄肉の湾曲板状の圧粉体である。
【００２９】
図６（ａ）と、キャビティ３０を示す図５を対比すれば明らかなように、圧粉体Ｐ１は、外周面１ａがダイス１０の内周面１１で形成され、内周面１ｂがコアロッド２０側のキャビティ３０の底面３１で形成され、両側面１ｃがキャビティ３０の内側面３２で形成される。また、周方向両端の内周側の外隅部１ｄは、キャビティ３０のＲ状の内隅部３３が転写されて直角を面取り加工したようなＲ状に形成され、外周側の外隅部１ｅは、コアロッド２０側のキャビティ３０の内側面３２とダイス１０の内周面１１とで形成される直角状の内隅部３４が転写されて直角状に形成される。得られた圧粉体Ｐ１は焼結され、焼結体からなる湾曲板状部品とされる。
【００３０】
上記第１実施形態の金型装置によれば、圧粉体Ｐ１の周方向両端における外周側の外隅部１ｅは、上記のようにキャビティ３０の内側面３２とダイス１０の内周面１１とで形成される直角状の内隅部３４が転写されて直角状に形成される。すなわちこのキャビティ３０の外周側の内隅部３４は、分割されるダイス１０とコアロッド２０とで直角状に形成されており、この内隅部３４からは、図５に示すように、ダイス１０の内周面１１とコアロッド２０の凸部２２の外周面２１との接合境界面６０が周方向に沿って外方に延びている。
【００３１】
このため、上下のパンチ４０，５０で原料粉末Ｐを圧縮成形した際に上記内隅部３４に応力がかかると、その応力は、この内隅部３４から上記接合境界面６０にリークし、内隅部３４への応力集中は起こらない。その結果、内隅部３４を起点としたクラック発生が防がれる。一方、キャビティ３０の内周側の内隅部３３はコアロッド２０のみで形成されているものの、Ｒ状に形成されているため、応力集中が生じにくくなっている。これらのことから、比較的高圧で原料粉末Ｐを圧縮成形することが可能となり、例えば原料粉末Ｐが磁性粉等の高硬度のものであっても、高圧で圧縮成形することにより目的形状の圧粉体を適確に成形することができる。なお、応力集中を緩和するためには、Ｒ状に形成された内隅部３３の半径を１ｍｍ以上とすることが好ましく、２ｍｍ以上とすることがさらに好ましい。
【００３２】
次に、キャビティ３０が形成されている上記第１実施形態のコアロッド２０の構成を変更した変更例１，２について説明する。
【００３３】
（２）第１実施形態の変更例１
図７（ａ）は、変更例１のコアロッド２０を示している。このコアロッド２０は、上記第１実施形態のコアロッド２０におけるキャビティ３０の下端部に、下パンチ５０の代わりとして、その下端部を埋めて凸部２２と一体化され、凸部２２の外周面２１に連続する同一径の外周面を有する閉塞部２３が形成されている。この閉塞部２３の上端面は軸方向に直交する平らな段部２４となっている。図７（ｂ）に示すように、この円弧状の段部２４とキャビティ３０の底面３１とで形成される直角状の内隅部２５は、Ｒ状に形成されている。
【００３４】
図８（ａ）は、変更例１のコアロッド２０をダイス１０に挿入した金型装置１の金型セット状態を示しており、この場合のキャビティ３０は、軸方向の一端側すなわち上側に開口し、他端側がコアロッド２０の段部２４を含む閉塞部２３によって閉塞される。原料粉末Ｐはそのキャビティ３０に上側から供給され、この後、図８（ｂ）に示すように、キャビティ３０の開口３０ａから上パンチ４０をキャビティ３０内に挿入するとともにコアロッド２０を適宜に上昇させ、原料粉末Ｐを上パンチ４０と閉塞部２３の段部２４で挟み込んで軸方向に所定圧力で圧縮する。これにより、図６に示す圧粉体Ｐ１が成形される。
【００３５】
変更例１によれば、下パンチ５０が不要であるためパンチは上パンチ４０の１つで構成することができ、したがって上記第１実施形態よりも構成が簡素となるといった利点がある。また、コアロッド２０の段部２４とキャビティ３０の底面３１とで形成される直角状の内隅部２５がＲ状に形成されているため、この内隅部２５への応力集中が生じにくくなっており、内隅部２５を起点としたクラック発生が防がれる。
【００３６】
（３）第１実施形態の変更例２
図９は、変更例２のコアロッド２０を示している。このコアロッド２０は、上記変更例１のコアロッド２０において、段部２４を境界として、キャビティ３０および凸部２２を含む本体側２６と、段部２４および閉塞部２３を含む段部側２８とに、軸方向に分割される構成となっている。すなわち、本体側２６はキャビティ３０および凸部２２が形成されており、段部側２８は、凸部２２の外周面２１と同径の外周面２８ａを有する円形台状に形成されている。図１０に示すように、段部側２８の上面２８ｂの中心には円板状の突起２９が形成されており、本体側２６の下面２６ｂには突起２９が嵌合する凹部２７が形成されている。
【００３７】
このコアロッド２０は、図１０に示すように、本体側２６の下面２６ｂの凹部２７に段部側２８の突起２９を嵌合し、本体側２６の下面２６ｂと段部側２８の上面２８ｂとを合わせた状態に組み立てられる。凹部２７および突起２９は組み立てる際の位置決め手段であり、凹部２７に突起２９が嵌合することにより、本体側２６と段部側２８の外周面２１，２８ａが同心状に一致する。この組み立て状態でコアロッド２０は上記変更例１のコアロッド２０と同一形状となり、図１０に示すように、段部側２８の上面２８ｂの、キャビティ３０によって露出する円弧状の外周縁が段部２４を構成する。
【００３８】
この変更例２では、コアロッド２０を本体側２６と段部側２８とに分割する構成としたことにより、図１０に示すように段部２４とキャビティ３０の底面３１とで形成される内隅部３５は直角状となり、この内隅部３５からは、本体側２６の下面２６ｂと段部側２８の上面２８ｂとの接合境界面６１が軸方向と直交する方向に延びている。したがってこの内隅部３５への応力集中は起こらず、その結果、内隅部３５を起点としたクラック発生が防がれる。
【００３９】
（４）第２実施形態
次に、図１１〜図１４を参照して本発明の第２実施形態に係る金型装置を説明する。
第２実施形態の金型装置２は、上記第１実施形態と同様に、ダイス１０、コアロッド２０および上下のパンチ４０，５０を備えているが、原料粉末Ｐが供給され、上下のパンチ４０，５０が挿入されるキャビティ３０がダイス１０に形成されている点が第１実施形態とは異なり、これ以外の構成については同じである。
【００４０】
すなわち、ダイス１０の内周面１１の円周等分複数箇所（この場合、２箇所）に、湾曲板状部品に対応する形状のキャビティ３０が全長にわたって凹所状に形成されている。キャビティ３０の底面３１は、ダイス１０の内周面１１と同心状の周面に形成されている。キャビティ３０の周方向間には湾曲板状の凸部１２が形成され、図１２に示すように、凸部１２の側面はキャビティ３０の内側面３２を形成する。また、凸部１２の内周面は、ダイス１０の内周面１１を構成する。コアロッド２０がダイス１０の中空部１５に挿入されると、コアロッド２０の外周面２１がダイス１０の凸部１２の内周面１１に摺動し、ダイス１０とコアロッド２０との間が部分的に凸部１２で閉塞された状態となる。
【００４１】
図１１および図１３に示すように、ダイス１０の中空部１５にコアロッド２０を挿入した金型セット状態で、キャビティ３０は、コアロッド２０の外周面２１と、ダイス１０のキャビティ３０の底面３１および内側面３２により囲まれて区画され、上下のパンチ４０，５０は、このキャビティ３０に摺動自在に挿入される。
【００４２】
図１３に示すように、キャビティ３０の、底面３１と内側面３２とで形成される周方向両端の外周側の内隅部３６は、Ｒ状に加工されている。また、キャビティ３０の、凸部１２の内周面１１とキャビティ３０の内側面３２とで形成される周方向両端の内周側の内隅部３７は、直角状に形成されている。
【００４３】
第２実施形態の金型装置２による圧粉体の成形手順は、第１実施形態と同様であり、上記のように金型セット状態としてから、キャビティ３０への下パンチ５０の挿入、キャビティ３０への原料粉末Ｐの供給、キャビティ３０への上パンチ４０の挿入とともに上下のパンチ４０，５０による原料粉末Ｐの圧縮といった工程を経て、圧粉体が成形される。
【００４４】
図１４は、金型装置２で成形された圧粉体Ｐ２の端面を示しており、この図１４と、キャビティ３０を示す図１３を対比すれば明らかなように、圧粉体Ｐ２は、外周面１ａがダイス１０側のキャビティ３０の底面３１で形成され、内周面１ｂがコアロッド２０の外周面２１で形成され、両側面１ｃがキャビティ３０の内側面３２で形成される。また、周方向両端の外周側の外隅部１ｅは、キャビティ３０のＲ状の内隅部３６が転写されて直角を面取り加工したようなＲ状に形成され、内周側の外隅部１ｄは、ダイス１０側のキャビティ３０の内側面３２とコアロッド２０の外周面２１とで形成される直角状の内隅部３７が転写されて直角状に形成される。
【００４５】
上記第２実施形態の金型装置によれば、圧粉体Ｐ１の周方向両端における内周側の外隅部１ｄは、上記のようにキャビティ３０の内側面３２とコアロッド２０の外周面２１とで形成される直角状の内隅部３７が転写されて直角状に形成される。すなわちこのキャビティ３０の内周側の内隅部１ｄは、分割されるダイス１０とコアロッド２０とで直角状に形成されており、この内隅部１ｄからは、図１３に示すように、コアロッド２０の外周面２１とダイス１０の凸部１２の内周面１１との接合境界面６２が周方向に沿って外方に延びている。
【００４６】
このため、上下のパンチ４０，５０で原料粉末Ｐを圧縮成形した際に上記内隅部３７に応力がかかると、その応力は、この内隅部３７から上記接合境界面６２にリークし、内隅部３７への応力集中は起こらない。その結果、内隅部３７を起点としたクラック発生が防がれる。一方、キャビティ３０の外周側の内隅部３６はダイス１０のみで形成されているものの、Ｒ状に形成されているため、応力集中が生じにくくなっている。これらのことから、第１実施形態と同様に、原料粉末Ｐが磁性粉等の高硬度のものであっても、高圧で圧縮して目的形状の圧粉体を適確に成形することができるといった効果が奏される。
【００４７】
なお、上記第２実施形態においても、第１実施形態の変更例１，２を適用することができる。すなわち、変更例１を適用する場合には、ダイス１０側のキャビティ３０の下端部に、下パンチ５０の代わりとして、その下端部を埋めて凸部１２と一体化され、凸部１２の外周面１１に連続する同一径の内周面を有する閉塞部を形成し、この閉塞部の上端面を段部とする。原料粉末は、この段部と上パンチ４０とで挟み込まれ、軸方向に圧縮される。また、変更例２を適用する場合には、その段部を含む段部側と、キャビティ３０および凸部１２を含む本体側とに分割する構成とすることにより、実施することができる。
【００４８】
（５）第３実施形態
次に、図１５〜図１８を参照して本発明の第３実施形態に係る金型装置を説明する。
第３実施形態の金型装置３は、上記第１および第２実施形態と同様に、ダイス１０、コアロッド２０および上下のパンチ４０，５０を備えているが、キャビティ３０はダイス１０やコアロッド２０には形成されておらず、キャビティ３０を形成するための中間型７０が、別部材として装備される。
【００４９】
図１５および図１６に示すように、ダイス１０の内周面１１とコアロッド２０の外周面２１は単純な円筒状に形成されており、ダイス１０の中空部１５に同心状に挿入されるコアロッド２０の外周面２１とダイス１０の内周面１１との間には、一定距離の隙間１９が全周にわたって形成される。この隙間１９は、得るべき湾曲板状部品の厚さと同等の寸法に設定される。そしてこの隙間１９の円周等分複数箇所（この場合、２箇所）に、中間型７０が摺動自在に挿入される。
【００５０】
中間型７０は、湾曲板状部品に近似した形状・寸法を有し、隙間１９に挿入されると、中間型７０の側面７１、ダイス１０の内周面１１およびコアロッド２０の外周面２１で囲まれるキャビティ３０が形成される。キャビティ３０は、湾曲板状部品に対応する形状に形成され、これらキャビティ３０に、上下のパンチ４０，５０が摺動自在に挿入される。
【００５１】
図１７に示すように、キャビティ３０の、コアロッド２０の外周面２１と中間型７０の側面７１とで形成される周方向両端の内周側の内隅部３８と、ダイス１０の内周面１１と中間型７０の側面７１とで形成される周方向両端の外周側の内隅部３９は、いずれも直角状に形成される。
【００５２】
第３実施形態の金型装置３によって圧粉体を成形するには、まず、図１６（ａ）に示すように、ダイス１０の中空部１５にコアロッド２０を挿入し、ダイス１０とコアロッド２０との間の隙間１９に中間型７０を挿入して金型セット状態とする。そして、ダイス１０、コアロッド２０および中間型７０で区画されたキャビティ３０に下側から下パンチ５０の上端部を挿入してから、キャビティ３０に原料粉末Ｐを供給する。次いで図１６（ｂ）に示すように、キャビティ３０に上側から上パンチ４０を挿入するとともに、下パンチ５０を適宜に上昇させ、原料粉末Ｐを上下のパンチ４０，５０で挟み込んで軸方向に所定圧力で圧縮する。
【００５３】
図１８は成形された圧粉体Ｐ３の端面を示しており、この図１８と、キャビティ３０を示す図１７とを対比すれば明らかなように、圧粉体Ｐ３は、外周面１ａがダイス１０の内周面１１で形成され、内周面１ｂがコアロッド２０の外周面２１で形成され、両側面１ｃが中間型７０の側面７１で形成される。また、周方向両端の内周側および外周側の各外隅部１ｄ，１ｅは、それぞれキャビティ３０の直角状の内隅部３８，３９が転写されて直角状に形成される。
【００５４】
上記第３実施形態の金型装置３によれば、圧粉体Ｐ３の周方向両端における内周側および外周側の外隅部１ｄ，１ｅは、それぞれキャビティ３０の直角状に形成された各内隅部３８，３９によって形成される。図１７に示すように、キャビティ３０の内隅部３８，３９のうち、内周側の内隅部３８は、コアロッド２０の外周面２１と中間型７０の側面７１とで形成され、この内隅部３８からは、コアロッド２０の外周面２１と中間型７０の内周面７２との接合境界面６３が周方向に沿って外方に延びている。一方、外周側の内隅部３９は、ダイス１０の内周面１１と中間型７０の側面７１とで形成され、この内隅部３９からは、ダイス１０の内周面１１と中間型７０の外周面７３との接合境界面６４が周方向に沿って外方に延びている。
【００５５】
このため、上下のパンチ４０，５０で原料粉末Ｐを圧縮成形した際に各内隅部３８，３９に応力がかかると、その応力は、内周側の内隅部３８においては上記接合境界面６３にリークし、外周側の内隅部３９においては上記接合境界面６４にリークする。したがって、これら内隅部３８，３９への応力集中は起こらず、内隅部３８，３９を起点としたクラック発生が防がれる。その結果、第１および第２実施形態と同様に、原料粉末Ｐが磁性粉等の高硬度のものであっても、高圧で圧縮して目的形状の圧粉体を適確に成形することができるといった効果が奏される。
【００５６】
なお、上記各実施形態では、キャビティ３０の外周側と内周側とが同心状であることから、得られる湾曲板状部品の圧粉体は厚さが均一となっているが、本発明の湾曲板状部品は厚さが均一であることには限定されない。例えば図１９に示すように、キャビティ３０の外周側３０ｂよりも内周側３０ｃの径が大きく同心状ではない形態も含まれる。この場合、図１９（ａ）のキャビティ３０で成形される湾曲板状部品は、周方向中央から両端に向かうにしたがって厚さがしだいに薄くなる断面形状であり、図１９（ｂ）のキャビティ３０で成形される湾曲板状部品は、周方向一端から他端に向かうにしたがって厚さがしだいに薄くなる断面形状である。また、キャビティ３０の数は任意であり、少なくとも１つが形成されるものとする。
【符号の説明】
【００５７】
１，２，３…金型装置
１０…ダイス
１１…ダイスの内周面
１２…ダイスの凸部
１５…ダイスの中空部
１９…隙間
２０…コアロッド
２１…コアロッドの外周面
２２…コアロッドの凸部
２４…段部
２６…コアロッドの本体側
２８…コアロッドの段部側
３０…キャビティ
３１…キャビティの底面
３３〜３９…キャビティの内隅部
４０…上パンチ
５０…下パンチ
６０〜６４…接合境界面
７０…中間型
１００…湾曲板状部品
Ｐ…原料粉末
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…圧粉体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湾曲板状部品を粉末冶金法で得る過程において、原料粉末を該部品に近似した圧粉体に圧縮成形する際に用いる圧粉体成形金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型内のキャビティに供給した原料粉末をパンチで圧縮することにより目的の部品形状に近似した圧粉体を成形し、この圧粉体を焼結して部品を得る粉末冶金法は、精密、かつ複雑な形状のものを大量生産可能な方法として知られている。例えば、軸受等の円筒状部品は、金型のダイス内に形成された上下方向に開口する円筒状キャビティに原料粉末を供給し、キャビティ内に摺動自在に挿入される上下のパンチで原料粉末を軸方向に圧縮して成形される（特許文献１等参照）。
【０００３】
さて、粉末冶金法によって、上記湾曲板状部品を製造することが試みられている。この場合の湾曲板状部品とは、例えば図２０の符号１００で示すように、均一厚さの矩形状平板を、一辺方向は直線状のまま他辺方向をＲ状に湾曲させた形状のもの、言い換えると、円筒の一部を矩形状に切り取った形状のものを言う。
【０００４】
このような湾曲板状部品１００の圧粉体を、従来の圧粉体成形法を適用して成形するには、図２１および図２２に示すように、ダイス１１０内に形成した湾曲板状部品に対応するキャビティ１３０に原料粉末Ｐを供給し、キャビティ１３０内に挿入される上下のパンチ１４０，１５０で原料粉末Ｐを圧縮する。キャビティ１３０は、直線状の一辺方向が上下方向に沿った状態に形成されており、したがって原料粉末Ｐは円筒状部品と同様に軸方向に圧縮される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５１３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、磁性粉等の硬さの高い原料粉末は、塑性変形し難いため高密度化が困難であるといった特性がある。そのような硬さの高い原料粉末を圧縮成形する場合には、通常よりも高い圧力で原料粉末を圧縮して圧粉体を得るようにしている。ところが、硬さの高い原料粉末により、図２０で示したような湾曲板状部品１００の圧粉体を、図２１および図２２で示した金型装置によって成形すると、図２３に示すように、ダイス１１０のキャビティ１３０の直角状の内隅部１３１，１３２にパンチ圧力による応力が集中し、それら内隅部１３１，１３２を起点としてクラック（矢印Ｈで示す）が生じる場合があった。クラックが生じたダイスは使用不能となり、したがって高コスト化や生産性の低下を招くといった問題を招くことになるため、改善策が要望された。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、高圧で圧縮成形を行った場合にも金型の内隅部を起点としたクラック発生を防ぐことができ、磁性粉等の高硬度の原料粉末を適確に成形することができる湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置は、湾曲板状部品の圧粉体を成形する金型装置であって、円筒状の内周面で形成される中空部を有するダイスと、円筒状の外周面を有し、前記ダイスの前記中空部に摺動自在に挿入されるコアロッドと、前記湾曲板状部品に対応する形状のパンチとを備え、前記ダイスの前記内周面または前記コアロッドの前記外周面のいずれかに一方に、前記湾曲板状部品に対応する形状のキャビティが凹所状に形成されるとともに、このキャビティの周方向間には前記ダイスと前記コアロッドとの間の一部を閉塞してキャビティの内側面を形成する湾曲板状の凸部が配設され、前記ダイスの前記中空部に前記コアロッドを挿入した金型セット状態で、前記キャビティが該ダイスと該コアロッドとにより区画され、該キャビティに供給された原料粉末が前記パンチにより軸方向に圧縮されて前記湾曲板状部品の圧粉体が成形されることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、キャビティがダイスの内周面に形成されている場合には、湾曲板状部品の圧粉体は、外周面がキャビティの底面で形成され、内周面がコアロッドの外周面で形成され、両側面が凸部の側面すなわちキャビティの内側面で形成される。一方、キャビティがコアロッドの外周面に形成されている場合には、湾曲板状部品の圧粉体は、外周面がダイスの内周面で形成され、内周面がコアロッドのキャビティの底面で形成され、両側面がキャビティの内側面で形成される。
【００１０】
本発明の金型のキャビティの周方向両端の内隅部は、ダイスとコアロッドとで形成される内隅部と、キャビティの底面と内側面とで形成される内隅部の２つがあるが、このうち、前者の内隅部は分割されるダイスとコアロッドとで形成されており、これらダイスとコアロッドとの接合境界面が内隅部の外方に延びている。このため、パンチで原料粉末を圧縮成形した際、ダイスとコアロッドとで形成される内隅部に応力がかかると、その応力は上記接合境界面にリークし、この内隅部への応力集中が起こらない。その結果、この内隅部を起点としたクラック発生が防がれる。
【００１１】
一方、キャビティの底面と内側面とで形成される内隅部は、従来のように応力が集中しやすい。そこで本発明では、キャビティの底面と内側面とで形成される内隅部がＲ状に形成され、応力が集中しにくい構造とすることを形態を好ましいものとする。
【００１２】
また、本発明は、金型セット状態におけるキャビティは、軸方向の一端側に開口し、他端側がダイスまたはコアロッドに形成された段部によって閉塞され、一端側の開口からパンチが該キャビティ内に挿入される形態を含む。この形態によれば、パンチは１つで構成することができ、キャビティ内の原料粉末は、そのパンチと段部との間に挟まれて軸方向に圧縮成形される。
【００１３】
ダイスまたはコアロッドに上記段部を有する場合には、段部の内隅部をＲ状に形成することにより、この段部の内隅部への応力集中が抑えられるため、好ましい形態とされる。
【００１４】
また、ダイスまたはコアロッドに上記段部を有する場合には、その段部が形成されたダイスまたはコアロッドは、該段部を境界として、キャビティを含む本体側と、該段部を含む段部側とに、軸方向に分割されることを形態を含む。この形態によれば、段部の内隅部が本体側と段部側との２部材で構成され、その内隅部の外方に本体側と段部側との接合境界面が延びている。このため、段部の内隅部への応力集中は起こらず、この内隅部を起点としたクラック発生が防がれる。
【００１５】
次に、本発明の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置は、湾曲板状部品の圧粉体を成形する金型装置であって、円筒状の内周面で形成される中空部を有するダイスと、円筒状の外周面を有し、前記ダイスの前記中空部に、ダイスの内周面との間に隙間が空く状態に挿入されるコアロッドと、前記隙間に摺動自在に挿入され、周方向間に、前記湾曲板状部品に対応する形状のキャビティを形成する湾曲板状の中間型と、前記湾曲板状部品に対応する形状のパンチとを備え、前記ダイスの前記中空部に前記コアロッドを挿入するとともに、これらダイスの内周面とコアロッドの外周面との間に形成される前記隙間に前記中間型を挿入した金型セット状態で、該ダイスの内周面、該コアロッドの外周面および該中間型により前記キャビティが区画され、該キャビティに供給された原料粉末が前記パンチにより軸方向に圧縮されて前記湾曲板状部品の圧粉体が成形されることを特徴とする。
【００１６】
上記発明では、湾曲板状部品の圧粉体は、外周面がダイスの内周面で形成され、内周面がコアロッドの外周面で形成され、両側面が中間型の側面で形成される。本発明の金型では、キャビティの周方向両端の外周側の内隅部は、ダイスと中間型とで形成され、両者の接合境界面がその内隅部の外方に延びている。一方、内周側の内隅部は、コアロッドと中間型とで形成され、両者の接合境界面がその内隅部の外方に延びている。すなわち、外周側および内周側のいずれの内隅部も２部材で形成され、それら部材の接合境界面が内隅部の外方に延びている。このため、それら内隅部への応力集中が起こらず、この内隅部を起点としたクラック発生が防がれる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、金型の内隅部を起点としたクラック発生を防ぐことができ、その結果、高圧での圧縮成形を可能として磁性粉等の高硬度の原料粉末を適確に成形することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧粉体成形金型装置の平面図である。
【図２】第１実施形態の金型装置の斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面に対応する図であって、（ａ）キャビティに原料粉末を供給した状態、（ｂ）原料粉末をパンチで圧縮成形した状態を示す。
【図４】第１実施形態の金型装置のコアロッドの一部拡大平面図である。
【図５】第１実施形態の金型装置で形成されるキャビティを示す平面図である。
【図６】第１実施形態の金型装置で成形された湾曲板状部品の圧粉体の（ａ）平面図、（ｂ）内周面側から見た正面図、（ｃ）斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態においてコアロッドを変更した変更例１のコアロッドを示す（ａ）斜視図、（ｂ）段部を示す断面図である。
【図８】同変更例１の金型装置の断面図であって、（ａ）キャビティに原料粉末を供給した状態、（ｂ）原料粉末をパンチで圧縮成形した状態を示す。
【図９】本発明の第１実施形態においてコアロッドを変更した変更例２のコアロッドの分解斜視図である。
【図１０】同変更例２のコアロッドの下部断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る圧粉体成形金型装置の平面図である。
【図１２】第２実施形態の金型装置のコアロッドの一部拡大平面図である。
【図１３】第２実施形態の金型装置で形成されるキャビティを示す平面図である。
【図１４】第２実施形態の金型装置で成形された湾曲板状部品の圧粉体の平面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る圧粉体成形金型装置の平面図である。
【図１６】図１５のＢ−Ｂ断面に対応する図であって、（ａ）キャビティに原料粉末を供給した状態、（ｂ）原料粉末をパンチで圧縮成形した状態を示す。
【図１７】第３実施形態の金型装置で形成されるキャビティを示す平面図である。
【図１８】第３実施形態の金型装置で成形された湾曲板状部品の圧粉体の平面図である。
【図１９】本発明の金型装置で形成されるキャビティの他形態を示す平面図である。
【図２０】湾曲板状部品の一例を示す図であって、（ａ）平面図、（ｂ）内周面側から見た正面図、（ｃ）斜視図である。
【図２１】図２０に示した湾曲板状部品の圧粉体を成形するための従来の金型装置の一例を示す平面図である。
【図２２】図２１のＣ−Ｃ断面に対応する図であって、（ａ）キャビティに原料粉末を供給した状態、（ｂ）原料粉末をパンチで圧縮成形した状態を示す。
【図２３】図２１のＤ部拡大図であって、キャビティの内隅部にクラックが生じた状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置に係る実施形態（第１〜第３実施形態）を説明する。いずれの実施形態も、図２０に示した湾曲板状部品１００と同様形状のものを原料粉末から圧粉体に成形するものである。
【００２０】
（１）第１実施形態
図１〜図３は、本発明の第１実施形態に係る金型装置１を示している。この金型装置１は、軸方向が上下方向に沿って設置される円筒状のダイス１０と、ダイス１０に摺動自在に挿入される円柱状のコアロッド２０と、ダイス１０とコアロッド２０との間に区画されるキャビティ３０に摺動自在に挿入される上下のパンチ４０，５０とを備えている。
【００２１】
ダイス１０の軸心には、断面円形状の中空部１５が貫通形成されている。中空部１５を形成するダイス１０の内周面１１の内径は、得るべき湾曲板状部品の外周面の外径と同等に設定されている。コアロッド２０はダイス１０の軸方向長さよりも長く、ダイス１０の中空部１５に同心状、かつ摺動自在に挿入される。コアロッド２０の外周面２１は円筒状に形成され、ダイス１０への挿入時にはこの外周面２１がダイス１０の内周面１１に摺動する。その外周面２１の円周等分複数箇所（この場合、２箇所）には、湾曲板状部品に対応する形状のキャビティ３０が凹所状に形成されている。
【００２２】
キャビティ３０はコアロッド２０の全長にわたって形成されており、その底面３１は、コアロッド２０の外周面２１と同心状の周面に形成されている。底面３１の外径は、得るべき湾曲板状部品の内周面の内径と同等に設定されている。コアロッド２０の、キャビティ３０の周方向間には、コアロッド２０の全長にわたって湾曲板状の凸部２２が形成されている。図４に示すように、凸部２２の側面はキャビティ３０の内側面３２を形成する。また、凸部２２の外周面は、コアロッド２０の外周面２１を構成する。コアロッド２０がダイス１０の中空部１５に挿入されると、上記のように外周面２１がダイス１０の内周面１１に摺動し、ダイス１０とコアロッド２０との間が部分的に凸部２２で閉塞された状態となる。
【００２３】
図５に示すように、キャビティ３０の、底面３１と内側面３２とで形成される周方向両端の内周側の内隅部３３は、Ｒ状に加工されている。また、キャビティ３０の、凸部２２の外周面２１とキャビティ３０の内側面３２とで形成される周方向両端の外周側の内隅部３４は、直角状に形成されている。
【００２４】
上下のパンチ４０，５０は同一構成であって湾曲板状部品に対応する湾曲板状に形成されたもので、キャビティ３０に嵌合可能な寸法および形状を有している。
【００２５】
以上が第１実施形態の金型装置１の構成であり、次いで、この金型装置１により湾曲板状部品の圧粉体を成形する手順を説明する。まず、図３（ａ）に示すように、ダイス１０の中空部１５にコアロッド２０を下側から挿入してコアロッド２０の上端面をダイス１０の上端面の高さ位置に合わせ、金型セット状態とする。この金型セット状態で、図５に示すように、キャビティ３０は、ダイス１０の内周面１１と、コアロッド２０のキャビティ３０の底面３１および内側面３２により囲まれて区画される。
【００２６】
続いて、キャビティ３０に下側から下パンチ５０の上端部を挿入した後、キャビティ３０に上方の開口から所定量の原料粉末Ｐを供給する。次に、図３（ｂ）に示すように、キャビティ３０に上側から上パンチ４０を挿入するとともに、下パンチ５０を適宜に上昇させ、原料粉末Ｐを上下のパンチ４０，５０で挟み込んで軸方向に所定圧力で圧縮する。
【００２７】
これにより、キャビティ３０内の原料粉末Ｐは湾曲板状部品に近似する形状の圧粉体Ｐ１に成形される。この後は、コアロッド２０に対しダイス１０を相対的に下降させ、次いで上下のパンチ４０，５０を上昇させるなどの操作を行って圧粉体を金型装置から抜き出す。
【００２８】
図６は得られた圧粉体Ｐ１を示しており、この圧粉体Ｐ１は厚さが均一であって、例えば、外径ｒ１：１５〜２０ｍｍ、内径ｒ２：１２〜１８ｍｍ、厚さｔ：１〜５ｍｍ、周方向角度α：１００〜１５０°といった寸法を有するものであり、厚さｔに対する外周長さｌの比（ｌ／ｔ）が５〜２５程度の薄肉の湾曲板状の圧粉体である。
【００２９】
図６（ａ）と、キャビティ３０を示す図５を対比すれば明らかなように、圧粉体Ｐ１は、外周面１ａがダイス１０の内周面１１で形成され、内周面１ｂがコアロッド２０側のキャビティ３０の底面３１で形成され、両側面１ｃがキャビティ３０の内側面３２で形成される。また、周方向両端の内周側の外隅部１ｄは、キャビティ３０のＲ状の内隅部３３が転写されて直角を面取り加工したようなＲ状に形成され、外周側の外隅部１ｅは、コアロッド２０側のキャビティ３０の内側面３２とダイス１０の内周面１１とで形成される直角状の内隅部３４が転写されて直角状に形成される。得られた圧粉体Ｐ１は焼結され、焼結体からなる湾曲板状部品とされる。
【００３０】
上記第１実施形態の金型装置によれば、圧粉体Ｐ１の周方向両端における外周側の外隅部１ｅは、上記のようにキャビティ３０の内側面３２とダイス１０の内周面１１とで形成される直角状の内隅部３４が転写されて直角状に形成される。すなわちこのキャビティ３０の外周側の内隅部３４は、分割されるダイス１０とコアロッド２０とで直角状に形成されており、この内隅部３４からは、図５に示すように、ダイス１０の内周面１１とコアロッド２０の凸部２２の外周面２１との接合境界面６０が周方向に沿って外方に延びている。
【００３１】
このため、上下のパンチ４０，５０で原料粉末Ｐを圧縮成形した際に上記内隅部３４に応力がかかると、その応力は、この内隅部３４から上記接合境界面６０にリークし、内隅部３４への応力集中は起こらない。その結果、内隅部３４を起点としたクラック発生が防がれる。一方、キャビティ３０の内周側の内隅部３３はコアロッド２０のみで形成されているものの、Ｒ状に形成されているため、応力集中が生じにくくなっている。これらのことから、比較的高圧で原料粉末Ｐを圧縮成形することが可能となり、例えば原料粉末Ｐが磁性粉等の高硬度のものであっても、高圧で圧縮成形することにより目的形状の圧粉体を適確に成形することができる。なお、応力集中を緩和するためには、Ｒ状に形成された内隅部３３の半径を１ｍｍ以上とすることが好ましく、２ｍｍ以上とすることがさらに好ましい。
【００３２】
次に、キャビティ３０が形成されている上記第１実施形態のコアロッド２０の構成を変更した変更例１，２について説明する。
【００３３】
（２）第１実施形態の変更例１
図７（ａ）は、変更例１のコアロッド２０を示している。このコアロッド２０は、上記第１実施形態のコアロッド２０におけるキャビティ３０の下端部に、下パンチ５０の代わりとして、その下端部を埋めて凸部２２と一体化され、凸部２２の外周面２１に連続する同一径の外周面を有する閉塞部２３が形成されている。この閉塞部２３の上端面は軸方向に直交する平らな段部２４となっている。図７（ｂ）に示すように、この円弧状の段部２４とキャビティ３０の底面３１とで形成される直角状の内隅部２５は、Ｒ状に形成されている。
【００３４】
図８（ａ）は、変更例１のコアロッド２０をダイス１０に挿入した金型装置１の金型セット状態を示しており、この場合のキャビティ３０は、軸方向の一端側すなわち上側に開口し、他端側がコアロッド２０の段部２４を含む閉塞部２３によって閉塞される。原料粉末Ｐはそのキャビティ３０に上側から供給され、この後、図８（ｂ）に示すように、キャビティ３０の開口３０ａから上パンチ４０をキャビティ３０内に挿入するとともにコアロッド２０を適宜に上昇させ、原料粉末Ｐを上パンチ４０と閉塞部２３の段部２４で挟み込んで軸方向に所定圧力で圧縮する。これにより、図６に示す圧粉体Ｐ１が成形される。
【００３５】
変更例１によれば、下パンチ５０が不要であるためパンチは上パンチ４０の１つで構成することができ、したがって上記第１実施形態よりも構成が簡素となるといった利点がある。また、コアロッド２０の段部２４とキャビティ３０の底面３１とで形成される直角状の内隅部２５がＲ状に形成されているため、この内隅部２５への応力集中が生じにくくなっており、内隅部２５を起点としたクラック発生が防がれる。
【００３６】
（３）第１実施形態の変更例２
図９は、変更例２のコアロッド２０を示している。このコアロッド２０は、上記変更例１のコアロッド２０において、段部２４を境界として、キャビティ３０および凸部２２を含む本体側２６と、段部２４および閉塞部２３を含む段部側２８とに、軸方向に分割される構成となっている。すなわち、本体側２６はキャビティ３０および凸部２２が形成されており、段部側２８は、凸部２２の外周面２１と同径の外周面２８ａを有する円形台状に形成されている。図１０に示すように、段部側２８の上面２８ｂの中心には円板状の突起２９が形成されており、本体側２６の下面２６ｂには突起２９が嵌合する凹部２７が形成されている。
【００３７】
このコアロッド２０は、図１０に示すように、本体側２６の下面２６ｂの凹部２７に段部側２８の突起２９を嵌合し、本体側２６の下面２６ｂと段部側２８の上面２８ｂとを合わせた状態に組み立てられる。凹部２７および突起２９は組み立てる際の位置決め手段であり、凹部２７に突起２９が嵌合することにより、本体側２６と段部側２８の外周面２１，２８ａが同心状に一致する。この組み立て状態でコアロッド２０は上記変更例１のコアロッド２０と同一形状となり、図１０に示すように、段部側２８の上面２８ｂの、キャビティ３０によって露出する円弧状の外周縁が段部２４を構成する。
【００３８】
この変更例２では、コアロッド２０を本体側２６と段部側２８とに分割する構成としたことにより、図１０に示すように段部２４とキャビティ３０の底面３１とで形成される内隅部３５は直角状となり、この内隅部３５からは、本体側２６の下面２６ｂと段部側２８の上面２８ｂとの接合境界面６１が軸方向と直交する方向に延びている。したがってこの内隅部３５への応力集中は起こらず、その結果、内隅部３５を起点としたクラック発生が防がれる。
【００３９】
（４）第２実施形態
次に、図１１〜図１４を参照して本発明の第２実施形態に係る金型装置を説明する。
第２実施形態の金型装置２は、上記第１実施形態と同様に、ダイス１０、コアロッド２０および上下のパンチ４０，５０を備えているが、原料粉末Ｐが供給され、上下のパンチ４０，５０が挿入されるキャビティ３０がダイス１０に形成されている点が第１実施形態とは異なり、これ以外の構成については同じである。
【００４０】
すなわち、ダイス１０の内周面１１の円周等分複数箇所（この場合、２箇所）に、湾曲板状部品に対応する形状のキャビティ３０が全長にわたって凹所状に形成されている。キャビティ３０の底面３１は、ダイス１０の内周面１１と同心状の周面に形成されている。キャビティ３０の周方向間には湾曲板状の凸部１２が形成され、図１２に示すように、凸部１２の側面はキャビティ３０の内側面３２を形成する。また、凸部１２の内周面は、ダイス１０の内周面１１を構成する。コアロッド２０がダイス１０の中空部１５に挿入されると、コアロッド２０の外周面２１がダイス１０の凸部１２の内周面１１に摺動し、ダイス１０とコアロッド２０との間が部分的に凸部１２で閉塞された状態となる。
【００４１】
図１１および図１３に示すように、ダイス１０の中空部１５にコアロッド２０を挿入した金型セット状態で、キャビティ３０は、コアロッド２０の外周面２１と、ダイス１０のキャビティ３０の底面３１および内側面３２により囲まれて区画され、上下のパンチ４０，５０は、このキャビティ３０に摺動自在に挿入される。
【００４２】
図１３に示すように、キャビティ３０の、底面３１と内側面３２とで形成される周方向両端の外周側の内隅部３６は、Ｒ状に加工されている。また、キャビティ３０の、凸部１２の内周面１１とキャビティ３０の内側面３２とで形成される周方向両端の内周側の内隅部３７は、直角状に形成されている。
【００４３】
第２実施形態の金型装置２による圧粉体の成形手順は、第１実施形態と同様であり、上記のように金型セット状態としてから、キャビティ３０への下パンチ５０の挿入、キャビティ３０への原料粉末Ｐの供給、キャビティ３０への上パンチ４０の挿入とともに上下のパンチ４０，５０による原料粉末Ｐの圧縮といった工程を経て、圧粉体が成形される。
【００４４】
図１４は、金型装置２で成形された圧粉体Ｐ２の端面を示しており、この図１４と、キャビティ３０を示す図１３を対比すれば明らかなように、圧粉体Ｐ２は、外周面１ａがダイス１０側のキャビティ３０の底面３１で形成され、内周面１ｂがコアロッド２０の外周面２１で形成され、両側面１ｃがキャビティ３０の内側面３２で形成される。また、周方向両端の外周側の外隅部１ｅは、キャビティ３０のＲ状の内隅部３６が転写されて直角を面取り加工したようなＲ状に形成され、内周側の外隅部１ｄは、ダイス１０側のキャビティ３０の内側面３２とコアロッド２０の外周面２１とで形成される直角状の内隅部３７が転写されて直角状に形成される。
【００４５】
上記第２実施形態の金型装置によれば、圧粉体Ｐ１の周方向両端における内周側の外隅部１ｄは、上記のようにキャビティ３０の内側面３２とコアロッド２０の外周面２１とで形成される直角状の内隅部３７が転写されて直角状に形成される。すなわちこのキャビティ３０の内周側の内隅部１ｄは、分割されるダイス１０とコアロッド２０とで直角状に形成されており、この内隅部１ｄからは、図１３に示すように、コアロッド２０の外周面２１とダイス１０の凸部１２の内周面１１との接合境界面６２が周方向に沿って外方に延びている。
【００４６】
このため、上下のパンチ４０，５０で原料粉末Ｐを圧縮成形した際に上記内隅部３７に応力がかかると、その応力は、この内隅部３７から上記接合境界面６２にリークし、内隅部３７への応力集中は起こらない。その結果、内隅部３７を起点としたクラック発生が防がれる。一方、キャビティ３０の外周側の内隅部３６はダイス１０のみで形成されているものの、Ｒ状に形成されているため、応力集中が生じにくくなっている。これらのことから、第１実施形態と同様に、原料粉末Ｐが磁性粉等の高硬度のものであっても、高圧で圧縮して目的形状の圧粉体を適確に成形することができるといった効果が奏される。
【００４７】
なお、上記第２実施形態においても、第１実施形態の変更例１，２を適用することができる。すなわち、変更例１を適用する場合には、ダイス１０側のキャビティ３０の下端部に、下パンチ５０の代わりとして、その下端部を埋めて凸部１２と一体化され、凸部１２の外周面１１に連続する同一径の内周面を有する閉塞部を形成し、この閉塞部の上端面を段部とする。原料粉末は、この段部と上パンチ４０とで挟み込まれ、軸方向に圧縮される。また、変更例２を適用する場合には、その段部を含む段部側と、キャビティ３０および凸部１２を含む本体側とに分割する構成とすることにより、実施することができる。
【００４８】
（５）第３実施形態
次に、図１５〜図１８を参照して本発明の第３実施形態に係る金型装置を説明する。
第３実施形態の金型装置３は、上記第１および第２実施形態と同様に、ダイス１０、コアロッド２０および上下のパンチ４０，５０を備えているが、キャビティ３０はダイス１０やコアロッド２０には形成されておらず、キャビティ３０を形成するための中間型７０が、別部材として装備される。
【００４９】
図１５および図１６に示すように、ダイス１０の内周面１１とコアロッド２０の外周面２１は単純な円筒状に形成されており、ダイス１０の中空部１５に同心状に挿入されるコアロッド２０の外周面２１とダイス１０の内周面１１との間には、一定距離の隙間１９が全周にわたって形成される。この隙間１９は、得るべき湾曲板状部品の厚さと同等の寸法に設定される。そしてこの隙間１９の円周等分複数箇所（この場合、２箇所）に、中間型７０が摺動自在に挿入される。
【００５０】
中間型７０は、湾曲板状部品に近似した形状・寸法を有し、隙間１９に挿入されると、中間型７０の側面７１、ダイス１０の内周面１１およびコアロッド２０の外周面２１で囲まれるキャビティ３０が形成される。キャビティ３０は、湾曲板状部品に対応する形状に形成され、これらキャビティ３０に、上下のパンチ４０，５０が摺動自在に挿入される。
【００５１】
図１７に示すように、キャビティ３０の、コアロッド２０の外周面２１と中間型７０の側面７１とで形成される周方向両端の内周側の内隅部３８と、ダイス１０の内周面１１と中間型７０の側面７１とで形成される周方向両端の外周側の内隅部３９は、いずれも直角状に形成される。
【００５２】
第３実施形態の金型装置３によって圧粉体を成形するには、まず、図１６（ａ）に示すように、ダイス１０の中空部１５にコアロッド２０を挿入し、ダイス１０とコアロッド２０との間の隙間１９に中間型７０を挿入して金型セット状態とする。そして、ダイス１０、コアロッド２０および中間型７０で区画されたキャビティ３０に下側から下パンチ５０の上端部を挿入してから、キャビティ３０に原料粉末Ｐを供給する。次いで図１６（ｂ）に示すように、キャビティ３０に上側から上パンチ４０を挿入するとともに、下パンチ５０を適宜に上昇させ、原料粉末Ｐを上下のパンチ４０，５０で挟み込んで軸方向に所定圧力で圧縮する。
【００５３】
図１８は成形された圧粉体Ｐ３の端面を示しており、この図１８と、キャビティ３０を示す図１７とを対比すれば明らかなように、圧粉体Ｐ３は、外周面１ａがダイス１０の内周面１１で形成され、内周面１ｂがコアロッド２０の外周面２１で形成され、両側面１ｃが中間型７０の側面７１で形成される。また、周方向両端の内周側および外周側の各外隅部１ｄ，１ｅは、それぞれキャビティ３０の直角状の内隅部３８，３９が転写されて直角状に形成される。
【００５４】
上記第３実施形態の金型装置３によれば、圧粉体Ｐ３の周方向両端における内周側および外周側の外隅部１ｄ，１ｅは、それぞれキャビティ３０の直角状に形成された各内隅部３８，３９によって形成される。図１７に示すように、キャビティ３０の内隅部３８，３９のうち、内周側の内隅部３８は、コアロッド２０の外周面２１と中間型７０の側面７１とで形成され、この内隅部３８からは、コアロッド２０の外周面２１と中間型７０の内周面７２との接合境界面６３が周方向に沿って外方に延びている。一方、外周側の内隅部３９は、ダイス１０の内周面１１と中間型７０の側面７１とで形成され、この内隅部３９からは、ダイス１０の内周面１１と中間型７０の外周面７３との接合境界面６４が周方向に沿って外方に延びている。
【００５５】
このため、上下のパンチ４０，５０で原料粉末Ｐを圧縮成形した際に各内隅部３８，３９に応力がかかると、その応力は、内周側の内隅部３８においては上記接合境界面６３にリークし、外周側の内隅部３９においては上記接合境界面６４にリークする。したがって、これら内隅部３８，３９への応力集中は起こらず、内隅部３８，３９を起点としたクラック発生が防がれる。その結果、第１および第２実施形態と同様に、原料粉末Ｐが磁性粉等の高硬度のものであっても、高圧で圧縮して目的形状の圧粉体を適確に成形することができるといった効果が奏される。
【００５６】
なお、上記各実施形態では、キャビティ３０の外周側と内周側とが同心状であることから、得られる湾曲板状部品の圧粉体は厚さが均一となっているが、本発明の湾曲板状部品は厚さが均一であることには限定されない。例えば図１９に示すように、キャビティ３０の外周側３０ｂよりも内周側３０ｃの径が大きく同心状ではない形態も含まれる。この場合、図１９（ａ）のキャビティ３０で成形される湾曲板状部品は、周方向中央から両端に向かうにしたがって厚さがしだいに薄くなる断面形状であり、図１９（ｂ）のキャビティ３０で成形される湾曲板状部品は、周方向一端から他端に向かうにしたがって厚さがしだいに薄くなる断面形状である。また、キャビティ３０の数は任意であり、少なくとも１つが形成されるものとする。
【符号の説明】
【００５７】
１，２，３…金型装置
１０…ダイス
１１…ダイスの内周面
１２…ダイスの凸部
１５…ダイスの中空部
１９…隙間
２０…コアロッド
２１…コアロッドの外周面
２２…コアロッドの凸部
２４…段部
２６…コアロッドの本体側
２８…コアロッドの段部側
３０…キャビティ
３１…キャビティの底面
３３〜３９…キャビティの内隅部
４０…上パンチ
５０…下パンチ
６０〜６４…接合境界面
７０…中間型
１００…湾曲板状部品
Ｐ…原料粉末
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…圧粉体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湾曲板状部品の圧粉体を成形する金型装置であって、
円筒状の内周面で形成される中空部を有するダイスと、
円筒状の外周面を有し、前記ダイスの前記中空部に摺動自在に挿入されるコアロッドと、
前記湾曲板状部品に対応する形状のパンチと、
を備え、
前記ダイスの前記内周面または前記コアロッドの前記外周面のいずれかに一方に、前記湾曲板状部品に対応する形状のキャビティが凹所状に形成されるとともに、このキャビティの周方向間には前記ダイスと前記コアロッドとの間の一部を閉塞してキャビティの内側面を形成する湾曲板状の凸部が配設され、
前記ダイスの前記中空部に前記コアロッドを挿入した金型セット状態で、前記キャビティが該ダイスと該コアロッドとにより区画され、
該キャビティに供給された原料粉末が前記パンチにより軸方向に圧縮されて前記湾曲板状部品の圧粉体が成形されること
を特徴とする湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【請求項２】
前記キャビティの前記底面と前記内側面とで形成される内隅部が、Ｒ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【請求項３】
前記金型セット状態における前記キャビティは、軸方向の一端側に開口し、他端側が前記ダイスまたは前記コアロッドに形成された段部によって閉塞され、一端側の開口から前記パンチが該キャビティ内に挿入されることを特徴とする請求項１または２に記載の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【請求項４】
前記段部の内隅部が、Ｒ状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【請求項５】
前記段部が形成された前記ダイスまたは前記コアロッドは、該段部を境界として、前記キャビティを含む本体側と、該段部を含む段部側とに、軸方向に分割されることを特徴とする請求項３に記載の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【請求項６】
湾曲板状部品の圧粉体を成形する金型装置であって、
円筒状の内周面で形成される中空部を有するダイスと、
円筒状の外周面を有し、前記ダイスの前記中空部に、ダイスの内周面との間に隙間が空く状態に挿入されるコアロッドと、
前記隙間に摺動自在に挿入され、周方向間に、前記湾曲板状部品に対応する形状のキャビティを形成する湾曲板状の中間型と、
前記湾曲板状部品に対応する形状のパンチと、
を備え、
前記ダイスの前記中空部に前記コアロッドを挿入するとともに、これらダイスの内周面とコアロッドの外周面との間に形成される前記隙間に前記中間型を挿入した金型セット状態で、該ダイスの内周面、該コアロッドの外周面および該中間型により前記キャビティが区画され、
該キャビティに供給された原料粉末が前記パンチにより軸方向に圧縮されて前記湾曲板状部品の圧粉体が成形されること
を特徴とする湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【請求項１】
湾曲板状部品の圧粉体を成形する金型装置であって、
円筒状の内周面で形成される中空部を有するダイスと、
円筒状の外周面を有し、前記ダイスの前記中空部に摺動自在に挿入されるコアロッドと、
前記湾曲板状部品に対応する形状のパンチと、
を備え、
前記ダイスの前記内周面または前記コアロッドの前記外周面のいずれかに一方に、前記湾曲板状部品に対応する形状のキャビティが凹所状に形成されるとともに、このキャビティの周方向間には前記ダイスと前記コアロッドとの間の一部を閉塞してキャビティの内側面を形成する湾曲板状の凸部が配設され、
前記ダイスの前記中空部に前記コアロッドを挿入した金型セット状態で、前記キャビティが該ダイスと該コアロッドとにより区画され、
該キャビティに供給された原料粉末が前記パンチにより軸方向に圧縮されて前記湾曲板状部品の圧粉体が成形されること
を特徴とする湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【請求項２】
前記キャビティの前記底面と前記内側面とで形成される内隅部が、Ｒ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【請求項３】
前記金型セット状態における前記キャビティは、軸方向の一端側に開口し、他端側が前記ダイスまたは前記コアロッドに形成された段部によって閉塞され、一端側の開口から前記パンチが該キャビティ内に挿入されることを特徴とする請求項１または２に記載の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【請求項４】
前記段部の内隅部が、Ｒ状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【請求項５】
前記段部が形成された前記ダイスまたは前記コアロッドは、該段部を境界として、前記キャビティを含む本体側と、該段部を含む段部側とに、軸方向に分割されることを特徴とする請求項３に記載の湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【請求項６】
湾曲板状部品の圧粉体を成形する金型装置であって、
円筒状の内周面で形成される中空部を有するダイスと、
円筒状の外周面を有し、前記ダイスの前記中空部に、ダイスの内周面との間に隙間が空く状態に挿入されるコアロッドと、
前記隙間に摺動自在に挿入され、周方向間に、前記湾曲板状部品に対応する形状のキャビティを形成する湾曲板状の中間型と、
前記湾曲板状部品に対応する形状のパンチと、
を備え、
前記ダイスの前記中空部に前記コアロッドを挿入するとともに、これらダイスの内周面とコアロッドの外周面との間に形成される前記隙間に前記中間型を挿入した金型セット状態で、該ダイスの内周面、該コアロッドの外周面および該中間型により前記キャビティが区画され、
該キャビティに供給された原料粉末が前記パンチにより軸方向に圧縮されて前記湾曲板状部品の圧粉体が成形されること
を特徴とする湾曲板状部品の圧粉体成形金型装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−１８０４５（Ｐ２０１３−１８０４５Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５５８５（Ｐ２０１１−１５５５８５）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００２３３５７２）日立粉末冶金株式会社 (272)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００２３３５７２）日立粉末冶金株式会社 (272)
【Ｆターム（参考）】
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