專利名稱：鑄造用金屬模的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種成形出鑄件制品的鑄造用金屬模。詳細地說，涉及開模容易，并且能夠在所希望的位置形成所希望的數量的澆口的鑄造用金屬模。
背景技術：
鑄造是一種在具有制品形狀的型腔(成形空間)的鑄模(金屬模、砂模等)中填充金屬熔液，使其金屬熔液冷卻·固化而獲得制品的成形方法，能夠在一個工序中制造出復雜形狀的制品，所以用于例如氣缸體、橫梁、車輪等汽車用零部件的制造。
而且，近年來，一直進行利用具有多個澆口的鑄造用金屬模(以下僅稱為金屬模)的鑄造(特開平5-269563號公報等)。由于這種鑄造用金屬模從多個澆口向金屬模內注入金屬熔液，具有金屬熔液在金屬模內流動的距離短，金屬熔液的溫度降低小的特征，并且具有熔液在金屬模內流動性良好，鑄造缺陷少，能夠對應于薄壁制品的優點。
另一方面，具有多個澆口的鑄造用金屬模具有金屬熔液暴露在外部空氣中的部分多，該部分容易氧化的缺點。因此，多采用使澆口開口在型腔的外周上，通過內澆道連通型腔和澆口的結構。根據這種結構，通過在澆口處使用金屬網等，氧化膜保持于在后面的工序中被切除的澆口部上，所以與將澆口直接開口在型腔上的結構相比氧化膜不易殘留在制品表面上。
另外，在鑄造中，多采用由多個模具構成的分割結構的鑄造用金屬模，在將各個模具組合的狀態下進行鑄造。若采用這種結構，則在鑄造后可將這些模具分開而進行開模，制品的取出容易。
例如，在采用金屬模鑄造成形出汽車用的車輪的情況下，其金屬模通常是分成具有澆口的下模和與其合模的上模以及邊模，考慮到加工的容易性，在下模和邊模的分模面(以下將分模面也稱為PL(分模線，parting line)面)上形成作為連通型腔和澆口的金屬熔液流路的內澆道。
以往，作為內澆道的結構，采用刻入下模和邊模，在下模和邊膜上分別形成接通澆口和型腔的凹部的結構。這是由于為了使金屬模能夠容易不干擾制品地滑動的緣故。
例如，圖3中示出了在制作圖4(立體圖)以及圖5(剖視圖)中所示的車輪41的情況下使用的金屬模的一例。車輪41具有薄壁的輪緣(外輪緣43和內輪緣42)以及壁較厚的輪輻44。成形出這種輪子的圖3中所示的鑄造用金屬模111包括具有澆口118的下模103，與下模103合模、進而(在未圖示的垂直方向的分模面上)分成兩個的邊模102，以及與下模103和邊模102合模的上模101，能夠通過使邊模102朝向金屬模外側滑動而進行開模。
在鑄造用金屬模111上要與由流道117、澆口118、內澆道119構成的澆鑄系統107相配合地設置分割的邊模102彼此的PL面。這是由于，雖然凝固時形成金屬熔液從型腔向內澆道119突出的冒口部，但通過這樣設置使該冒口部不會與邊模102咬合而妨礙邊模102的滑動。
為了使在內澆道119上凝固的金屬熔液不妨礙邊模102的移動，例如可考慮增加邊模102的分割數，或者使澆鑄系統107在邊模102的移動方向上取向，但均使金屬模的結構復雜，因而是不理想的。
由于這種情況，在以往結構的鑄造用金屬模中澆鑄系統的形成位置和數量受到限制。本來，考慮到熔液的流動性而希望與制品形狀相對應地在所希望的位置上形成所希望的數量的澆鑄系統，但由于這是不可能的，所以金屬模設計的自由度降低，結構受到限制，在這一點上以往結構的金屬模存在問題。
發明內容
本發明是鑒于上述現有技術中的問題而提出的，其目的在于提供開模容易，并且能夠在所希望的位置上形成所希望的數量的澆鑄系統。
經過銳意探討的結果發現，在分割結構的鑄造用金屬模中，通過由形成在下模上的凹部和邊模的沒有凹凸的平面部構成內澆道可達到上述目的，從而完成了本發明。
即，根據本發明，提供一種鑄造用金屬模，包括具有至少一個澆口的下模，與下模合模而形成型腔的上模，與下模以及上模合模而形成型腔、至少分割成兩個的邊模，其特征是，連通型腔和澆口的內澆道是其上表面由邊模的平面部構成，其他的表面由下模的凹部構成，避開了至少分割成兩個的邊模彼此的分模面。
在本發明中，邊模的平面部優選地是從型腔的中心一側朝向金屬模的外部一側稍稍向下方傾斜。另外，邊模的平面部優選地是包圍型腔外周地連續形成。而且，邊模的平面部優選地是由分割嵌套形成。
圖1(a)、圖1(b)為表示本發明的鑄造用金屬模的一實施方式的說明圖，圖1(a)為示意俯視圖，圖1(b)為圖1(a)中A-A’向示意剖視圖，圖1(c)為圖1(a)中B-B’向示意剖視圖。
圖2為說明本發明的鑄造用金屬模的一實施方式的說明圖，是作為成形對象的鑄件為車輪時的剖視圖。
圖3為表示以往的鑄造用金屬模的一例的圖，是作為成形對象的鑄件為車輪時的剖視圖。
圖4為表示由鑄造用金屬模成形出的鑄件的一例的圖，是車輪的立體圖。
圖5為圖4中所示的車輪的C-C’向剖視圖。
圖6為表示本發明的鑄造用金屬模的其他實施方式的說明圖，是作為成形對象的鑄件為車輪時的內澆道部分的放大剖視圖。
具體實施例方式
以下，對本發明的鑄造用金屬模加以詳細說明。另外，在本說明書中，將內澆道、澆口和流道稱為澆鑄系統。金屬熔液流路表示內澆道至流道。設置在下模上的凹部在從外側對下模進行單獨觀察時表現為凹陷，該凹部作為孔而貫通下模地形成金屬熔液流路。
(1)本發明的鑄造用金屬模的特征本發明的鑄造用金屬模是由具有至少一個澆口的下模，與下模合模而形成型腔的上模，以及與下模和上模合模、形成型腔并至少分割成2個的邊模構成的鑄造用金屬模。而且，本發明的鑄造用金屬模的特征是，連通型腔和澆口的內澆道的上表面由邊模的平面部構成，上表面以外的其他表面由設置在下模上的凹部構成，并且該內澆道(即包含內澆道的澆鑄系統)位于避開至少分割成2個的邊模彼此的分模面的位置。
換句話說，本發明的鑄造用金屬模是通過由邊模的沒有凹凸的表面封閉下模的凹部上側而形成內澆道的，具有內澆道以下模和邊模的PL面為基準而僅刻在下模一側上的結構。這樣一來，從型腔突出并凝固的金屬熔液(冒口部)不會與邊模咬合，邊模的滑塊不會受到妨礙，所以開模容易。
另外，由于從型腔突出而凝固的金屬熔液不會與邊模咬合，所以不必一定要使澆鑄系統與邊模彼此的PL面相配合。即，澆口的形成位置和數量沒有限制，能夠與制品形狀相對應地在所希望的位置上形成所希望的數量的澆口。本發明的鑄造用金屬模在金屬模設計的自由度高，其結構沒有限定。
另外，由于可通過由下模和邊模形成內澆道，僅在下模上形成凹部，邊模是以沒有凹凸的平面部構成內澆道的簡單的結構而獲得上述效果，所以無需增加金屬模的分割等使鑄造用金屬模為復雜的結構。
(2)本發明的鑄造用金屬模的結構參照圖1(a)～(c)對本發明的鑄造用金屬模加以說明。另外，本發明如上所述，是一種由具有至少一個澆口的下模，與下模合模而形成型腔的上模以及與下模和上模合模而形成型腔的至少分割成2個的邊模構成的鑄造用金屬模，既不是限定在用于獲得車輪作為鑄件的情況下的金屬模，也不是限定在以下的實施方式中的金屬模。
鑄造用金屬模是由SKD61或延性鑄鐵構成的具有制品形狀的型腔的金屬模。例如，圖1(a)～圖1(c)中所示的鑄造用金屬模1具有穹頂狀的型腔。
鑄造用金屬模1是分割結構的金屬模，包括具有開口在型腔(成形體部8a成形空間)的外周的四個澆口5的下模6，與下模6合模、同時分割成2個的邊模2a、2b，以及與下模6和邊模2a、2b合模的上模7這至少三種模具。但是，在本發明中，上模、下模、邊模各模具的分割數并不受到限制，也可以是各模具均存在兩個以上。另外，這些模具還可以是包含嵌套的結構。
①下模本發明中所說的下模是在連接在供料機(將金屬熔液向鑄造用金屬模供應的管狀部件)上的狀態下被固定，具有將從供料機供應的金屬熔液注入鑄造用金屬模內的澆鑄系統的分割模。
為了通過金屬熔液在鑄造用金屬模內的流動性，減少鑄造缺陷，使其能夠與薄壁制品相對應，下模優選地具有多個澆口。在圖1(a)中所示的下模6中，具有相對于型腔的中心以90°的間隔配置的四個澆口5。
另外，為了防止氧化膜殘留在制品表面上，下模不是將上述多個澆口直接開口在型腔內，而是開口在型腔的外周上。圖1(a)中所示的下模6使四個澆口5開口在比構成穹頂狀型腔的底面的圓更靠外的外周上。
在下模上形成有接通澆口和型腔的凹部。該凹部是成為連通澆口和型腔的內澆道的部分，在開模的狀態下上方是開口的，但當閉模時，上方由邊模的沒有凹凸的平面部封閉，形成內澆道。雖然對下模上具備的凹部的形狀沒有特別的限定，但通常形成槽狀。
②邊模本發明中所說的邊模是合模在下模和上模上的模具，至少分割成兩個，通過滑動而開模·閉模。另外，「合模」表示兩個以上的模具經由PL面而抵接。
邊模必須是將與下模的PL面抵接的部分作成為沒有凹凸的平面部的結構。該平面部起到封閉下模的上方的蓋體的作用，構成連通澆口和型腔的內澆道的一部分。這種結構由于是內澆道以下模和邊模的PL面作為基準刻在邊模一側上，所以能夠防止從型腔突出而凝固的金屬熔液(冒口部8b)與邊模咬合的事態。
為了獲得上述效果，雖然至少相當于下模的凹部上方的部分由邊模的沒有凹凸的平面部構成即可，但該邊模的平面部優選地是包圍型腔的外周地連續形成。這樣一來，不必增加邊模的分割等使鑄造用金屬模的結構復雜，能夠以簡單的結構獲得本發明的效果。
又，優選地，邊模的平面部從型腔的中心側朝金屬模的外部側稍稍向下方傾斜，邊模的平面部包圍型腔的外周地連續形成。這是為了能夠更加平滑地進行開模·閉模。
另外，優選地是由分割嵌套形成邊模的平面部，這是由于雖然邊模的平面部成為構成要素的內澆道通常是橫截面積較小，但通過設置嵌套，使熱傳導變緩而不易散熱，能夠使內澆道最后固化，從而凝固收縮時的金屬熔液補充性得以提高的緣故。
本發明的鑄造用金屬模對于上述結構之外的條件沒有特別的限制，能夠采用所希望的結構。例如，可根據需要，形成用于確保制品的完整性的冒口或氣眼等。
本發明的鑄造用金屬模能夠以組裝在以往公知的各種鑄造裝置中的形式使用。鑄造裝置的種類沒有特別限定，例如能夠以組裝在低壓鑄造裝置中的形式使用。
(實施例)以下，以鑄造圖4、圖5中所示的車輪41的鑄造用金屬模為例，參照圖2對本發明的實施方式進行更詳細的說明。當然，本發明并不僅限于圖示的方式。
圖2中所示的鑄造用金屬模11是低壓鑄造方法中采用的具備多個澆鑄系統的鑄造用金屬模，鑄造用金屬模11連接在作為金屬熔液從未圖示的保持爐被推入金屬模時的流路的供料機25上。鑄造用金屬模11由形成作為成形空間的型腔24的上模21，邊模22，以及下模23構成，用于由厚壁的輪輻44和薄壁的輪緣(內輪緣42以及外輪緣43)構成的車輪41的鑄造。型腔24由成形出厚壁的輪輻44的型腔12和成形出薄壁的輪緣的型腔13構成。
形成型腔12的面由上模21和下模23構成，另外，形成型腔13的面由上模21和邊模22構成。而且，雖然圖中未示出，但邊模22設置成包圍型腔13，在垂直(縱)方向上分割成兩個。
鑄造用金屬模11具備澆鑄系統27、28，所述澆鑄系統27、28由向型腔24供應金屬熔液的澆口18，從供料機25到澆口18之間的作為金屬熔液流路的流道17，從澆口18到型腔24之間的內澆道19構成。澆鑄系統27連接在成形出輪緣的型腔13上，在此，本發明的特征被具體化。另一個澆鑄系統28連接在型腔24中成形出輪輻的型腔12上。
圖4、圖5中所示的成形出車輛用車輪41的鑄造用金屬模11的情況下，雖然圖中未示出，但澆鑄系統27設置多個系統，以等間隔連接在成形出輪緣的圓筒狀型腔13的圓周上，在型腔13中，優選地設置與輪緣44的數量相同的五處的澆鑄系統，以使在相當于輪輻44與外輪緣42連接的部分的部位具備澆口18。在填充金屬熔液時，金屬熔液的移動距離比中心澆口方式的金屬模短，填充更加容易進行，不易發生充模不足，同時熔液填充所需的時間縮短，整個鑄造工序所需的時間也縮短，能夠實現鑄件制品生產的生產能力提高。
如上所述，在兩個澆鑄系統27、28中，澆鑄系統27中發現了本發明的特征。以下，對澆鑄系統27加以說明。
在澆鑄系統27中，流道17形成在下模23內，與其連續的內澆道19由下模23的凹部33和邊模22的平面部32形成。凹部33在開模的狀態下是上方開口的，但當閉模時，上方由邊模22的沒有凹凸的平面部32封閉而形成內澆道19。
邊模22的平面部32起到封閉下模23的上方的蓋體的作用，構成連通澆口18和型腔24(型腔13)的內澆道19的一部分。而且，從型腔24(型腔13)一側朝向金屬模外部一側稍稍向下方傾斜。另外，如上述那樣，澆鑄系統27等間隔地以連接在成形出輪緣的圓筒狀型腔13的圓周上的方式設置多個系統，與之對應，邊模22的平面部32包圍型腔13的外周地連續形成。
通過采用上述的結構，由于內澆道19以下模23和邊模22的PL面為基準刻在邊模22一側上，所以從型腔13突出并凝固的金屬熔液(冒口部)不會與要開模的邊模22咬合，而且下模23與邊模22不易磨擦，從而能夠順利地開模。
接著，對在構成內澆道的面上設置分割嵌套的情況加以說明。
圖6為放大表示除了設置分割嵌套之外與圖2中所示的鑄造用金屬模11相同的金屬模的內澆道附近的剖面的圖。連接型腔13和澆口18的內澆道19由下模23的凹部33和稍稍傾斜的邊模22的平面部32形成，如圖所示，在邊模22的內部夾著空隙部35地組裝有分割嵌套34。而且，平面部32由該分割嵌套34構成。另外，空隙部35既可以原封不動地作為(空氣填充)空間，也可以填充隔熱材料。
內澆道19是向型腔24注入金屬熔液的部分，雖然截面積減小，但通過設置分割嵌套34，不易從在內澆道19中移動的金屬熔液散熱，能夠延遲內澆道19中的固化，所以向型腔24的凝固收縮時的金屬熔液補充性得以提高。其結果，不易產生縮孔等鑄造缺陷，能夠防止車輪的機械性質降低。
產業上的可利用性如上所述，本發明的鑄造用金屬模由于是由形成在下模上的凹部和邊模的沒有凹凸的平面部構成內澆道，所以開模容易，并且能夠在所希望的位置上形成所希望的數量的澆口。
權利要求
1.一種鑄造用金屬模，包括具有至少一個澆口的下模，與上述下模合模而形成型腔的上模，與上述下模以及上模合模而形成型腔、至少分割成兩個的邊模，其特征是，連通上述型腔和上述澆口的內澆道是其上表面由上述邊模的平面部構成，其他的表面由上述下模的凹部構成，避開了上述至少分割成兩個的邊模彼此的分模面。
2.如權利要求1所述的鑄造用金屬模，其特征是，上述邊模的平面部從上述型腔的中心一側朝向金屬模的外部一側稍稍向下方傾斜。
3.如權利要求1所述的鑄造用金屬模，其特征是，上述邊模的平面部由分割嵌套形成。
全文摘要
本發明提供一種鑄造用金屬模(1)，包括具有四個(至少一個)澆口(5)的下模(6)，與下模(6)合模而形成型腔的上模(7)，與下模(6)以及上模(7)合模而形成型腔、分割(成至少兩個)的邊模(2a、2b)。鑄造用金屬模(1)的連通型腔(成形體部(8a)成形空間)和澆口(5)的內澆道(4)的上表面由邊模(2a、2b)的平面部構成，內澆道(4)的其他面由下模(6)的凹部構成，內澆道(4)避開了邊模(2a、2b)彼此的分模面(3)。這種鑄造用金屬模(1)開模容易，并且能夠在所希望的位置上形成所希望的數量的澆鑄系統。
文檔編號B22D18/04GK1671494SQ0381811
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月29日 優先權日2002年7月29日
發明者青木達也 申請人:旭技術株式會社