JP5909367B2

JP5909367B2 - 金型及び金型の製造方法

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Publication number: JP5909367B2
Application number: JP2012004791A
Authority: JP
Inventors: 大中川; 貴志香川; 和彦浜塚
Original assignee: Institute of Technology Precision Electrical Discharge Works; NGK Insulators Ltd
Current assignee: Institute of Technology Precision Electrical Discharge Works; NGK Insulators Ltd
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2032-01-13
Also published as: JP2013144368A

Description

本発明は、例えば、自動車用内燃機関の排気ガスの浄化用触媒担体や、微粒子浄化フィルタ、蓄熱体等に使用されるセラミック材料からなる構造体を押出成形するための構造体成形用の金型及び金型の製造方法に関する。

触媒等のセラミック製の構造体は、セラミック材料の粉末を結合材料と混合して坏土とし、押出金型を介して連続的に押出成形する製造方法が一般的である。従来、この押出金型を製造するために、一方の面から材料供給用の供給穴をドリル等により設け、他方の面から放電加工等の加工手段によりスリット溝を設け、スリット溝と供給穴を連通させる技術が開示されている（特許文献１）。

特に、構造体が複雑な形状の場合には放電加工等によりスリット溝を設けることが多い。放電加工によりスリット溝を設ける方法として、図１６に示すように細長い電極１０１を研削加工等により製作して放電する方法や、図１７に示すように加工範囲の電極１０２をワイヤーカット放電加工等により製作して放電する方法があった。

特公昭５７−６１５９２号公報

しかしながら、図１８に示すような細長い電極１０１を製作する方法では、必要とされるスリット溝幅が細い場合、電極の製作が困難であり、金型の製作が困難であった。また、図１９に示すような電極１０２の場合には、電極の厚さを確保できるため繰り返し使用可能であるが、放電加工性が悪く、電極の製作に時間がかかってしまっていた。さらに、複雑な形状の構造体を成形する場合、製作に長時間かかり、コストも高くなっていた。

本発明は、このような状況を鑑み発明されたものであって、スリット溝の形成に電極、工具が不必要で、微細なスリット溝を製作することが可能であり、製作時間が短時間で済み、低コストでありながら高精度な構造体成形用の金型及び金型の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る金型は、プレート状の本体、前記本体の所定の第１面から反対側の第２面まで貫通する貫通孔、及び前記貫通孔を連結するように前記第１面に形成される第１溝を有する第１部材と、前記第１部材の前記貫通孔に接合する接合部及び前記接合部よりも前記第１面側であって前記貫通孔との間隙によって第２溝を形成する溝形成部を有する第２部材と、前記第１溝と前記第２溝の所定の交差部に前記第１部材及び前記第２部材に対して前記第２面側から連通する供給孔と、を備えることを特徴とする。

また、前記第１部材及び前記第２部材に対して、前記第１部材の前記第２面側から接合される板状の第３部材を備える。

また、前記第２部材と前記第３部材は、一体の材料を加工して一体に成形される。

また、前記貫通孔は、前記第２面側に前記第１面側よりも断面積の大きい被接合部を有し、前記第２部材は、前記第１面側で前記貫通孔との間隙を形成する溝形成部と、前記溝形成部よりも前記第２面側で断面積が大きい接合部と、を有する。

また、前記接合部及び前記被接合部は、前記第２面側に前記第１面側よりも断面積が大きい脱落防止部を有する。

さらに、本発明に係る金型の製造方法は、第１部材の第１面から前記第１面の反対側の第２面まで貫通する貫通孔を成形する工程と、前記第１部材の前記第１面側に第１溝を加工する工程と、第２部材を加工する工程と、前記第２部材を前記第１部材の前記貫通孔に挿入して前記第１面側に前記貫通孔と前記第２部材との間隙によって第２溝を形成する工程と、前記第１溝と前記第２溝の所定の交差部に前記第１部材及び前記第２部材に対して前記第２面側から供給孔を連通する工程と、を有することを特徴とする。

また、前記第１部材及び前記第２部材に対して、前記第１部材の前記第２面側から板状の第３部材を接合する工程を有する。

以上のように、本発明の金型及び金型の製造方法によれば、製作時間が短時間で済み、低コストでありながら高精度な構造体成形用の金型及び金型の製造方法を提供することが可能となる。

本実施形態の構造体成形用金型の概略図である。構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第１工程を示す図である。図２の平面図及び断面図である。構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第２工程を示す図である。図４の平面図及び断面図である。構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第３工程を示す図である。図６の平面図及び正面図である。構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第４工程を示す図である。図８の平面図及び断面図である。構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第５工程を示す図である。第２部材の他の例を示す図である。第２部材の他の例を示す図である。構造体成形用金型の製造方法の第２実施形態の第３工程を示す図である。図１３の平面図及び断面図である。構造体成形用金型の製造方法の第２実施形態の第４工程を示す図である。図１５の平面図及び断面図である。構造体成形用金型の製造方法の第２実施形態の第５工程を示す図である。従来の技術を示す図である。従来の技術を示す図である。

まず、本実施形態の構造体成形用金型について説明する。図１は、本実施形態の構造体成形用金型の概略図である。図１（ａ）は、構造体成形用金型の平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、本実施形態の構造体成形用金型Ｍは、プレート状の本体１１、本体１１の所定の第１面１１ａから反対側の第２面１１ｂまで貫通する貫通孔１２及び貫通孔１２を連結するように第１面１１ａに形成される第１溝１３を有する第１部材１と、第１部材１の貫通孔１２に接合する接合部２ａ及び前記接合部よりも第１面１１ａ側であって貫通孔１２との間隙によって第２溝１３を形成する溝形成部２ｂを有する第２部材２と、第１溝１３と第２溝１４の所定の交差部１５に第１部材１及び第２部材２に対して第２面１１ｂ側から連通する供給孔４と、を備えている。

また、第１部材１及び第２部材２の第２面１１ｂ側に接合される板状の第３部材３を備えることが好ましい。

次に、構造体成形用金型Ｍの製造方法について説明する。

まず、構造体成形用金型Ｍの製造方法の第１実施形態について説明する。

図２は、構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第１工程を示す図である。図３は、図２の平面図及び断面図である。図３（ａ）は、図２の平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

第１実施形態では、図２及び図３に示すように、まず、第１部材１の本体１１の第１面から第２面を貫通する貫通孔１２を加工する第１工程を行う。第１実施形態では、貫通孔１２は、切削加工や放電加工等によって正六角形に形成され、それぞれ均等に配置されている。

次に、第２工程について説明する。図４は、構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第２工程を示す図である。図５は、図４の平面図及び断面図である。図５（ａ）は、図４の平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

第２工程では、図４に示すように、貫通孔１２を加工した本体１１の第１面１１ａに第１溝１３を形成する。第１溝１３は、貫通孔１２の対向する頂点を結ぶ方向に形成することが好ましい。第１実施形態では、貫通孔１２として正六角形を形成しているので、第１溝１３を正六角形の対向する頂点を結ぶ方向に形成する。図５に示すように、第１頂点１２ａと対向する第４頂点１２ｄ、第２頂点１２ｂと対向する第５頂点１２ｅ、及び第３頂点１２ｃと対向する第６頂点１２ｆをそれぞれ結ぶ方向に形成すると好ましい。第１溝１３は、切削加工や放電加工等によって形成される。

次に、第３工程について説明する。図６は、構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第３工程を示す図である。図７は、図６の平面図及び断面図である。図７（ａ）は、図６の平面図である。図７（ｂ）は、図６の正面図である。

第３工程では、本体１１の貫通孔１２に挿入する第２部材としてのピン２を形成する。ピン２は、図６及び図７に示すように、貫通孔１２とほぼ同一な形状及び寸法であって貫通孔１２に対して接合される接合部２ａと、貫通孔１２及び接合部２ａよりも断面積が小さく、ほぼ同一な形状であって、第１溝１３の深さと同じ高さの寸法が好ましい溝形成部２ｂと、を有する。ピン２は、切削加工、研削加工又はプレス加工等によって形成される。ピン２を本体１１とは別々に加工することができるので、複雑な形状であっても短時間で加工することが可能である。なお、ピン２は、第１工程及び第２工程よりも前に、予め形成しておいてもよい。

次に、第４工程について説明する。図８は、構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第４工程を示す図である。図９は、図８の平面図及び断面図である。図９（ａ）は、図８の平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。

第４工程では、図８に示すように、本体１１の貫通孔１２にピン２を挿入して、本体１１とピン２とを接合する。また、接合した本体１１とピン２の接合部２ａ側に第３部材としての板状のベースプレート３を接合する。本体１１、ピン２及びベースプレート３を接合することで、貫通孔１２の内壁とピン２の溝形成部２ｂの外壁によって、正六角形の新たな第２溝１４が形成される。したがって、第１溝１３及び第２溝１４によって、規則的に並んだ多数の正六角形の第１溝１３及び第２溝１４が形成される。

なお。本体１１、ピン２及びベースプレート３の接合は、拡散接合、パルス通電接合又は超音波接合等により行うことが好ましい。なお、ベースプレート３は、用いなくてもよいが、ベースプレート３を接合することで、ピン２をより強固に接合することが可能となる。また、ベースプレート３を接合することで、ピン２にかかる押出圧力を軽減することが可能となる。

次に、第５工程について説明する。図１０は、構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第５工程を示す図である。図１０（ａ）は、第５工程での平面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。

第５工程では、図１０に示すように、ベースプレート３から第１溝１３及び第２溝１４の所定の交差部１５まで、ピン２の反対側の面から材料供給用の供給孔４をドリル加工等により設ける。第１実施形態では、供給孔４は、貫通孔１２の第１頂点１２ａ、第３頂点１２ｃ、及び第５頂点１２ｅに対応する位置であって、ピン２の接合部２ａを通り、交差部１５に到達するように設ける。

このような第１実施形態の製造方法によって、図１に示すような構造体成形用金型Ｍを精度良く簡単に製造することが可能となる。

なお、第１実施形態では、ピン２の形状として、段付き形状としたが、これに限らず、他の形状としてもよい。図１１及び図１２は、第２部材としてのピン２の他の例を示す図である。

例えば、図１１に示すように、接合部２ａ及び被接合部１２₁は、第２面１１ｂ側に第１面１１ａ側よりも断面積が大きい脱落防止部としてのフランジ部２ａ₁を有するように形成してもよい。フランジ部２ａ₁は、接合部２ａよりも第２面１１ｂ側であって、接合部２ａよりも大きい断面積を有する。この場合、本体１１の貫通孔１２にフランジ部２ａ₁に対応して接合する被接合部１２₁を設ける。このように、フランジ部２ａ₁を設けることで金型を使用する際の押し出し圧による脱落を防止することが可能となる。

また、図１２に示すように、接合部２ａ及び被接合部１２₁は、第２面１１ｂ側に第１面１１ａ側よりも断面積が大きい脱落防止部としてのテーパ部２ａ₂を有するように形成してもよい。この場合、本体１１の貫通孔１２にテーパ部２ａ₂に対応して接合する被接合部１２₁を設ける。このように、接合部２ａにテーパ部２ａ₂を設けることで金型を使用する際の押し出し圧による脱落を防止することが可能となる。

次に、構造体成形用金型Ｍの製造方法の第２実施形態について説明する。

第２実施形態では、図２及び図３の第１実施形態に示したものと同様に、まず、第１部材１の本体１１に貫通孔１２を加工する第１工程を行う。第２実施形態では、貫通孔１２は、切削加工や放電加工等によって正六角形に形成され、それぞれ均等に配置されている。

次に、第２工程では、第１実施形態と同様に、図４に示すように、貫通孔１２を加工した本体１１の第１面１１ａに第１溝１３を形成する。第１溝１３は、貫通孔１２の対向する頂点を結ぶ方向に形成することが好ましい。第１実施形態では、貫通孔１２として正六角形を形成しているので、第１溝１３を正六角形の対向する頂点を結ぶ方向に形成する。図５に示すように、第１頂点１２ａと対向する第４頂点１２ｄ、第２頂点１２ｂと対向する第５頂点１２ｅ、及び第３頂点１２ｃと対向する第６頂点１２ｆをそれぞれ結ぶ方向に形成すると好ましい。第１溝１３は、切削加工や放電加工等によって形成される。

次に、第３工程について説明する。図１３は、構造体成形用金型の製造方法の第２実施形態の第３工程を示す図である。図１４は、図１３の平面図及び断面図である。図１４（ａ）は、図１３の平面図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。

第２実施形態では、図９に示した第１実施形態の第２部材としてのピン２及び第３部材としてのベースプレート３を一体に形成する。すなわち、ピン２とベースプレート３は、一体の材料を加工してピン付きベース６として一体に成形される。

第３工程では、本体１１の貫通孔１２に挿入する第２部材としてのピン付きベース６を形成する。ピン付きベース６は、板状のベース部６１と、ベース部６１から突出した複数のピン状部分のピン部６２と、を有する。ピン付きベース６のピン部６２は、図１３及び図１４に示すように、貫通孔１２よりも断面積が小さく、貫通孔１２とほぼ同一な形状で、貫通孔１２に接合可能である。ピン部６２は、切削加工、研削加工又はプレス加工等によって形成される。ピン部６２を本体１１とは別々に加工することができるので、複雑な形状であっても短時間で加工することが可能である。なお、ピン付きベース６は、第１工程及び第２工程よりも前に、予め形成しておいてもよい。

次に、第４工程について説明する。図１５は、構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第４工程を示す図である。図１６は、図１５の平面図及び断面図である。図１６（ａ）は、図１５の平面図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。

第４工程では、図１５及び図１６に示すように、本体１１の貫通孔１２にピン部６２を挿入して、本体１１とピン付きベース６とを接合する。本体１１とピン付きベース６を接合することで、貫通孔１２の内壁とピン部６２の外壁によって、正六角形の新たな第２溝１４が形成される。したがって、第１溝１３及び第２溝１４によって、規則的に並んだ多数の正六角形の第１溝１３及び第２溝１４が形成される。

なお。本体１１とピン付きベース６の接合は、拡散接合、パルス通電接合又は超音波接合等により行うことが好ましい。ベースプレート３を接合することで、ピン２をより強固に接合することが可能となる。また、ベースプレート３を接合することで、ピン２にかかる押出圧力を軽減することが可能となる。

次に、第５工程について説明する。図１６は、構造体成形用金型の製造方法の第１実施形態の第５工程を示す図である。

第５工程では、図１６に示すように、ベースプレート３から第１溝１３及び第２溝１４の所定の交差部１５まで、ピン２の反対側の面から材料供給用の供給孔４をドリル加工等により設ける。第２実施形態では、供給孔４は、貫通孔１２の第１頂点１２ａ、第３頂点１２ｃ、及び第５頂点１２ｅに対応する位置であって、ピン２の接合部２ａを通り、交差部１５に到達するように設ける。

このような第２実施形態の製造方法によって、図１に示すような構造体成形用金型Ｍを精度良く簡単に製造することが可能となる。

なお、本実施形態では、貫通孔１２を正六角形としたが、これに限らず、多の多角形を用いてもよい。この場合、第１溝１３は、貫通孔１２の隣り合わない頂点を結ぶ方向であって、所定の貫通孔１２の頂点から、他の貫通孔１２の所定の頂点に連結されると好ましい。

このような金型の製造方法により、製作時間が短時間で済み、構造体成形用の金型は低コストでありながら高精度なものとなる。

以上の各実施形態は、特許請求の範囲の構成に合わせて種々変更することができる。

１…第１部材
１１…本体
１１ａ…第１面
１１ｂ…第２面
１２…貫通孔
１２₁…被接合部
１３…第１溝
１４…第２溝
１５…交差部
２…ピン（第２部材）
２ａ…接合部
２ａ₁…フランジ部
２ａ₂…テーパ部
２ｂ…溝形成部
３…ベースプレート（第３部材）
４…供給孔
６…ピン付きベース（第２部材）

Claims

プレート状の本体、前記本体の所定の第１面から反対側の第２面まで貫通する貫通孔、及び前記貫通孔を連結するように前記第１面に形成される第１溝を有する第１部材と、
前記第１部材の前記貫通孔に接合する接合部及び前記接合部よりも前記第１面側であって前記貫通孔との間隙によって第２溝を形成する溝形成部を有する第２部材と、
前記第１溝と前記第２溝の所定の交差部に前記第１部材及び前記第２部材に対して前記第２面側から連通する供給孔と、
を備える
ことを特徴とする金型。
前記第１部材及び前記第２部材に対して、前記第１部材の前記第２面側から接合される板状の第３部材を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の金型。
前記第２部材と前記第３部材は、一体の材料を加工して一体に成形される
ことを特徴とする請求項２に記載の金型。
前記貫通孔は、
前記第２面側に前記第１面側よりも断面積の大きい被接合部
を有し、
前記第２部材は、
前記第１面側で前記貫通孔との間隙を形成する溝形成部と、
前記溝形成部よりも前記第２面側で断面積が大きい接合部と、
を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の金型。
前記接合部及び前記被接合部は、前記第２面側に前記第１面側よりも断面積が大きい脱落防止部を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の金型。
第１部材の第１面から前記第１面の反対側の第２面まで貫通する貫通孔を成形する工程と、
前記第１部材の前記第１面側に第１溝を加工する工程と、
第２部材を加工する工程と、
前記第２部材を前記第１部材の前記貫通孔に挿入して前記第１面側に前記貫通孔と前記第２部材との間隙によって第２溝を形成する工程と、
前記第１溝と前記第２溝の所定の交差部に前記第１部材及び前記第２部材に対して前記第２面側から供給孔を連通する工程と、
を有する
ことを特徴とする金型の製造方法。
前記第１部材及び前記第２部材に対して、前記第１部材の前記第２面側から板状の第３部材を接合する工程を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の金型の製造方法。