專利名稱：模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模具。
背景技術(shù)：
以往，采用模具的金屬部件的成形方法廣為人知。在這樣的成形方法中，通常，向模具的模腔內(nèi)加壓注入熔解金屬、半熔融金屬以及半凝固金屬等。再者，近年來，這樣的成形方法應(yīng)用于渦旋壓縮機的可動渦旋件及固定渦旋件等。然而，在以往的模具中，通常，模腔的拐角有棱角。因此，存在這樣的情況當(dāng)將熔解金屬等加壓注入到模腔中時，應(yīng)力集中于該拐角，以拐角為起點而在模具上產(chǎn)生裂縫。并且，作為解決這樣的問題的方法之一，通常所公知的是例如非專利文獻(xiàn)1(西田正孝著、“應(yīng)力集中增補版”、森北出版、第114 127頁)中記載的“在模腔的拐角形成圓角的方法”。通過該方法使施加于模腔的拐角的應(yīng)力分散，從而抑制裂縫的產(chǎn)生。
發(fā)明概要發(fā)明所要解決的問題但是，若注入時對熔融金屬等的加壓壓力增高，那么需要加大圓角的半徑，其結(jié)果是，加工余量增多。并且，當(dāng)加工余量增多時，原料費及加工費產(chǎn)生浪費，在經(jīng)濟上是不優(yōu)選的。本發(fā)明的課題在于，即使在注入時對熔融金屬等的加壓壓力增高的情況下，也能夠避免加工余量的增加，并同時防止應(yīng)力集中于模具的模腔的拐角。用來解決課題的手段本發(fā)明第一方面的模具具備模腔部。模腔部具有側(cè)面、底面以及拐角面。拐角面從側(cè)面的下端延伸到底面的側(cè)端。并且，該拐角面在剖視圖中位于比側(cè)面的假想延長面和底面的假想延長面靠內(nèi)側(cè)的位置。此外，通過從側(cè)面的下端朝底面的側(cè)端呈階梯狀地配置多個彎曲面而形成該拐角面。再者，這里所說的“彎曲面”以在剖視圖中朝斜下外方向凹陷的方式呈圓弧狀彎曲。此外，這里所說的“斜下外方向”中的“外方向”成分是指“模腔的外方向”，即從模腔的內(nèi)部朝向形成模腔的側(cè)面的方向。這里所說的“斜下外方向”中的“下方向”成分是指“模腔的下方向”，即從模腔的內(nèi)部朝向形成模腔的底面的方向。本發(fā)明第二方面的模具形成為，在第一方面的模具中，彎曲面在剖視圖中分別以相同的半徑彎曲。本發(fā)明第三方面的模具形成為，在第一方面或第二方面的模具中，所述模具被使用在半熔融壓鑄法和半凝固壓鑄法中的至少任一個成形法中。本發(fā)明第四方面的模具形成為，在第一方面至第三方面中的任一方面的模具中， 模腔部是渦卷狀槽部。本發(fā)明第五方面的模具形成為，在第四方面的模具中，拐角面從渦卷狀槽部的外周側(cè)的側(cè)面的下端延伸。
本發(fā)明第六方面的模具形成為，在第四方面的模具中，拐角面從渦卷狀槽部的最外周部分的側(cè)面的下端延伸。發(fā)明效果在第一方面的模具中，通過從側(cè)面的下端朝底面的側(cè)端呈階梯狀地配置多個彎曲面來形成拐角面。因此，在該模具中，在成形時在模腔的拐角產(chǎn)生的應(yīng)力得以分散。因此， 能夠避免應(yīng)力集中于特定部位，從而能夠延長模具的壽命。此外，在這樣的模具中，與設(shè)有一個半徑較大的曲面的拐角相比，能夠避免加工余量增加。因此，該模具即使在注入時對熔融金屬等的加壓壓力增高的情況下也能夠避免加工余量的增加并能夠防止應(yīng)力集中于模具的模腔的拐角。此外，這樣的模具能夠適合用于與采用鋁等低熔點金屬的壓鑄法相比成形壓力比較高的半熔融壓鑄法及半凝固壓鑄法。在第二方面的模具中，能夠采用相同的刀具來形成多個彎曲面。第三方面的模具被使用在半熔融壓鑄法和半凝固壓鑄法中的至少任一個成形法中。因此，在該模具中，半熔融壓鑄法和半凝固壓鑄法中的至少任一個成形法中的半熔融金屬或半凝固金屬對拐角的壓力得以分散。在第四方面的模具中，模腔部是渦卷狀槽部。如上所述，在該模具中，與設(shè)置一個半徑較大的曲面的拐角相比，能夠避免加工余量增加。因此，在該模具中，能夠容易地設(shè)置寬度比較窄的深槽，并且，還能夠縮窄槽與槽的間隔。在第五方面的模具中，拐角面從渦卷狀槽部的外周側(cè)的側(cè)面的下端延伸。因此，能夠高效地分散對應(yīng)力容易集中的外周側(cè)的拐角的應(yīng)力。在第六方面的模具中，拐角面從渦卷狀槽部的最外周部分的側(cè)面的下端延伸。因此，能夠高效地分散對應(yīng)力特別集中的最外周部分的拐角的應(yīng)力。


圖1是本發(fā)明實施方式的模具的俯視圖。圖2是示出模具在圖1所示的位置II-II處的截面的圖。圖3是放大示出圖2所示的模腔的渦卷部相當(dāng)部分的成形部分的圖。圖4是以相對的數(shù)值示出在僅設(shè)置一個半徑較大的彎曲面作為拐角面的情況下拐角部分產(chǎn)生的應(yīng)力的圖。圖5是以相對的數(shù)值示出在呈階梯狀地設(shè)置兩個彎曲面131、132作為拐角面的情況下拐角部分產(chǎn)生的應(yīng)力的圖。圖6是按每個拐角面形狀歸納部件原材料的疲勞強度與對將半熔融或半凝固金屬加壓注入到模具中時在拐角部分產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行解析后的結(jié)果的比率來作為安全率S 的圖。圖7是示出加寬渦卷部相當(dāng)部分的成形部分的寬度而在拐角部分僅設(shè)置一個半徑較大的彎曲面的情況下的模具的圖。圖8是加深渦卷部相當(dāng)部分的成形部分而在拐角部分僅設(shè)置一個半徑較大的曲面的情況下的模具的圖。圖9是按每個成形法示出材料溫度及成形壓等條件的圖。圖10是變形例3的模具的俯視圖。
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圖11是變形例3的另一模具的俯視圖。
具體實施例方式<關(guān)于模具>圖1是示出本發(fā)明實施方式的壓鑄用的模具1的俯視圖。圖2是示出模具1在圖 1所示的位置II-II處的截面的圖。模具1通過與未圖示的模具組合而形成原材料形狀的模腔11，該模具1用于成形包括加工余量的部件原材料。在半熔融或半凝固成形時，利用壓鑄機將半熔融或半凝固金屬加壓注入到上述模腔11中。然后，通過使該半熔融或半凝固金屬在模具內(nèi)驟冷而凝固， 從而得到所希望的形狀的部件原材料。作為利用本實施方式的模具1成形的部件原材料，可列舉例如渦旋壓縮機的可動渦旋件及固定渦旋件等原材料，在圖1中示出了用于成形可動渦旋件的模具中的成形渦卷側(cè)的模具1。在該模具1中，由成形與可動渦旋件的端板相當(dāng)?shù)牟糠种糠?下面，稱為“端板相當(dāng)部分的成形部分”)111、以及成形與渦卷部相當(dāng)?shù)牟糠种糠?下面，稱為“渦卷部相當(dāng)部分的成形部分”)112形成模腔11。在圖3中示出了放大示出圖2所示的模腔11的渦卷部相當(dāng)部分的成形部分112的圖。模腔11的渦卷部相當(dāng)部分的成形部分112主要由側(cè)面121、底面122以及拐角面113 形成。如圖2及圖3所示，拐角面113從側(cè)面121的下端延伸到底面122的側(cè)端，拐角面 113在剖視圖中位于比側(cè)面121的假想延長面和底面122的假想延長面靠內(nèi)側(cè)的位置。此夕卜，在本實施方式中，通過從側(cè)面121的下端朝底面122的側(cè)端呈階梯狀地配置兩個彎曲面 131、132而形成拐角面113。再者，如圖2及圖3所示，彎曲面131、132彎曲成在剖視圖中朝模腔11的斜下外方向呈圓弧狀凹陷。在該模具1中，當(dāng)在半熔融或半凝固成形時將半熔融或半凝固金屬加壓注入于模腔11中時，利用拐角面113的形狀使在模具1的拐角部分產(chǎn)生的應(yīng)力得以分散。因此，與以往的模具相比，該模具1的壽命變長。具體而言，采用圖4及圖5來說明在模具1的拐角部分產(chǎn)生的應(yīng)力被分散的情況。 圖4是僅設(shè)置一個半徑為RA的彎曲面43作為拐角面的模具1的縱剖視圖。圖5是呈階梯狀地設(shè)置半徑為RB、RC的兩個彎曲面131、132作為拐角面的模具1的縱剖視圖。在圖4及圖5中均以相對的數(shù)值示出了通過應(yīng)力解析得到的在拐角部分產(chǎn)生的應(yīng)力F。再者，應(yīng)力F 以圖4所示的在拐角部分產(chǎn)生的應(yīng)力F中的最大的應(yīng)力為基準(zhǔn)(F = 1)。在設(shè)置一個彎曲面43作為拐角面的情況(圖4)下，應(yīng)力集中于彎曲面43的中央附近(F = 1)。另一方面，在呈階梯狀地設(shè)置兩個彎曲面131、132作為拐角面的情況(圖5) 下，雖然應(yīng)力集中于彎曲面131、132各自的中央附近，但其值小于1 (F = 0. 76、F = 0. 9)。 并且，在由彎曲面131和彎曲面132形成的突起部分133產(chǎn)生的應(yīng)力明顯小(F = 0. 35)。 因此，根據(jù)圖4及圖5可知，通過呈階梯狀地設(shè)置兩個彎曲面131、132作為拐角面，與設(shè)置一個彎曲面43作為拐角面的情況相比，拐角部分的應(yīng)力得以分散。圖6是按每個拐角面113的形狀來歸納部件原材料的疲勞強度與對將半熔融或半凝固金屬加壓注入到模具中時在拐角部分產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行解析后的結(jié)果的比率作為安全率S的圖。在此，安全率S表示值越大越安全。在設(shè)置一個彎曲面作為拐角面113的情況下，由于通過加大曲面的半徑能夠緩和應(yīng)力集中的程度，因此安全率S增高。在本實施方式中，彎曲面的半徑即使相同也能夠緩和應(yīng)力集中，因此安全率S進(jìn)一步提高。通過不加大模具1的拐角面113的半徑R而形成為兩段形狀，從而在使產(chǎn)生于模具1的應(yīng)力相同的情況下，與設(shè)置一個半徑較大的彎曲面作為拐角面的情況相比，能夠避免模腔11的渦卷部相當(dāng)部分的成形部分112的厚度及深度增大。因此，在對利用該模具1 成形的部件原材料2進(jìn)行精加工時，能夠避免增加待削去的加工余量22的量。再者，在圖 3 圖8中，用虛線示出了從部件原材料2上削去加工余量22而精加工后的可動渦旋件。具體而言，采用圖7及圖8來說明與設(shè)置一個半徑較大的彎曲面作為拐角面的拐角相比能夠避免加工余量22的量增加。圖7是用單點劃線示出為了減小在拐角部分產(chǎn)生的應(yīng)力而設(shè)置一個半徑較大的彎曲面41作為拐角面113從而擴大了渦卷部相當(dāng)部分的成形部分112的寬度的情況下的模腔的圖。在呈階梯狀地設(shè)置兩個彎曲面131、132作為拐角面113的情況下，若是在產(chǎn)生與上述的情況同樣的應(yīng)力的前提下，則能夠減小兩個彎曲面131、132各自的半徑，因此能夠使加工余量22的厚度t22比設(shè)置一個半徑較大的彎曲面41作為拐角面113的情況下的加工余量411的厚度t41小。因此，在呈階梯狀地設(shè)置兩個彎曲面131、132作為拐角面113 的情況下，與設(shè)置一個半徑較大的彎曲面41作為拐角面113的情況相比，能夠縮窄渦卷部相當(dāng)部分的成形部分112的寬度，并且，能夠縮窄渦卷部相當(dāng)部分的成形部分112的卷繞間隔。圖8是用單點劃線示出設(shè)置一個半徑較大的彎曲面42作為拐角面113而加深了渦卷部相當(dāng)部分的成形部分112的深度的情況下的模腔的圖。與圖7中示例性地示出的示例同樣地，若是在產(chǎn)生相同的應(yīng)力的前提下，則呈階梯狀地設(shè)置兩個彎曲面131、132作為拐角面113時能夠使加工余量22的厚度d22小于設(shè)置一個半徑較大的彎曲面42作為拐角面113時的加工余量421的厚度d42。因此，在呈階梯狀地設(shè)置兩個彎曲面131、132作為拐角面113的情況下，與設(shè)置一個半徑較大的彎曲面42作為拐角面113的情況相比，能夠使渦卷部相當(dāng)部分的成形部分112的深度變淺。因此，在模具1的制造中能夠采用更短的刀具，進(jìn)而能夠提高模具1的加工精度。<關(guān)于模具的使用方法>下面，對上述的模具1的使用方法具體地進(jìn)行說明。模具1能夠用于半熔融壓鑄法(觸變鑄造(thixo-cast)法)和半凝固壓鑄法(流變鑄造(rheo-cast)法)中的至少任一個成形法。在所述成形法中，成形時的熔解金屬的溫度高、且成形時的壓力也高。即，由于對模具的熱負(fù)荷高，因此，與溫度低的情況相比，產(chǎn)生裂縫等缺陷的應(yīng)力的極限值變小， 由于成形時的壓力高，因此在拐角產(chǎn)生的應(yīng)力變大。圖9是示出鋁壓鑄等成形法與鐵系的半熔融壓鑄法及半凝固壓鑄法的成形法的條件的差異的圖。在鐵系的半熔融壓鑄法及半凝固壓鑄法中，材料溫度為1200°C、且成形壓為 60MPa,比鋁壓鑄法的材料溫度(700°C )及成形壓(35MPa)高。
在上述的模具1中，對拐角113的應(yīng)力得以分散。因此，模具1適用于成形時的半熔融或半凝固金屬的溫度(材料溫度)高、且成形時的壓力(成形壓)高的半熔融壓鑄法及半凝固壓鑄法的成形法中。<變形例1>在先前的實施方式中，示出了呈階梯狀地設(shè)置兩個彎曲面131、132作為拐角面 113的模具1 (圖3)，但也可以呈階梯狀地設(shè)置兩個以上的彎曲面作為模具1的拐角面113。 在該情況下，也與上述同樣地，在拐角部分產(chǎn)生的應(yīng)力得以分散而使模具的壽命變長，并且能夠避免加工余量22的量增加。<變形例2>如圖3及圖5所示，優(yōu)選在剖視圖中形成階梯的兩個彎曲面131、132各自的半徑 RB、RC相同。這是因為，在形成兩個彎曲面131、132時能夠采用相同的刀具。在呈階梯狀地設(shè)置兩個以上的彎曲面131、132作為拐角面113的情況下，根據(jù)同樣的觀點，也優(yōu)選使這些曲面各自的半徑相同。<變形例3>如圖2所示，本實施方式的拐角面113(圖3)優(yōu)選設(shè)置在模腔11的渦卷部相當(dāng)部分的成形部分112的外周側(cè)。特別是，優(yōu)選在位于渦卷部相當(dāng)部分的成形部分112的最外周部分MOl (用雙點劃線表示的部分)(圖10)的拐角部分設(shè)置本實施方式的拐角面113。 下面，說明理由。在加壓注入了半熔融或半凝固金屬的情況下，在渦卷部相當(dāng)部分的成形部分112 中的從徑向觀察時相鄰的部分之間，朝向內(nèi)側(cè)的壓力與朝向外側(cè)的壓力互相抵消。但是，對于在最外周的部分朝向外側(cè)的壓力，由于不產(chǎn)生相互抵消的力，因此應(yīng)力最容易集中于位于最外周的拐角部分114。因此，特別優(yōu)選在位于最外周的拐角部分114設(shè)置本實施方式的拐角面113。此外，如圖11所示，在模具201中，渦卷部相當(dāng)部分的成形部分212的卷繞末端經(jīng)連通槽213而與渦卷部相當(dāng)部分的成形部分212的內(nèi)周側(cè)部分相連，在這樣的模具201中， 最外周部分為用標(biāo)號M02表示的位置(用雙點劃線表示的位置)。因此，在這種情況下，特別優(yōu)選在該位置設(shè)置本實施方式的拐角面113。再者，在圖11中，標(biāo)號211表示端板相當(dāng)部分的成形部分，標(biāo)號221表示模腔。<變形例4>在先前的實施方式中未特別提及，但為了提高模具的疲勞壽命，也可以進(jìn)一步應(yīng)用日本特開平10-6223號公報中所公開的表面處理及日本特開平7-207414號公報中所公開的原材料。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的模具具有這樣的特征即使在注入時對熔融金屬等的加壓壓力變高的情況下，也能夠避免加工余量的增加，同時能夠防止應(yīng)力集中于模具的模腔的拐角，作為例如采用半熔融壓鑄法及半凝固壓鑄法時的模具是有用的。標(biāo)號說明1,201 模具；2 可動渦旋件(部件)；11、221 模腔；22 加工余量；113 拐角面； 121 側(cè)面；122 底面；131,132 彎曲面；RB, RC 半徑；M0UM02 最外周部分。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 西田正孝著、“應(yīng)力集中增補版”、森北出版、第114 127頁。
權(quán)利要求
1.一種模具，其中，該模具具備模腔部(11)，所述模腔部(11)具有 側(cè)面； 底面；以及拐角面，所述拐角面從所述側(cè)面的下端延伸到所述底面的側(cè)端，該拐角面在剖視圖中位于比所述側(cè)面的假想延長面和所述底面的假想延長面靠內(nèi)側(cè)的位置，通過從所述側(cè)面的下端朝所述底面的側(cè)端呈階梯狀地配置多個彎曲面而形成該拐角面，所述多個彎曲面以在所述剖視圖中朝斜下外方向凹陷的方式呈圓弧狀彎曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具，其中，所述彎曲面(131、132)在所述剖視圖中分別以相同的半徑(RB、RC)彎曲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模具，其中， 所述模具被使用在半熔融壓鑄法和半凝固壓鑄法中的至少任一個成形法中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的模具，其中， 所述模腔部是渦卷狀槽部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模具，其中，所述拐角面從所述渦卷狀槽部的外周側(cè)的側(cè)面的下端延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模具，其中，所述拐角面從所述渦卷狀槽部的最外周部分的側(cè)面的下端延伸。
全文摘要
本發(fā)明的模具(1)具備模腔部(11)。模腔部(11)具有側(cè)面(121)、底面(122)以及拐角面(113)。拐角面從側(cè)面的下端延伸到底面的側(cè)端。并且，該拐角面在剖視圖中位于比側(cè)面的假想延長面和底面的假想延長面靠內(nèi)側(cè)的位置。此外，通過從側(cè)面的下端朝底面的側(cè)端呈階梯狀地配置多個彎曲面(131、132)而形成該拐角面，所述多個彎曲面(131、132)以在剖視圖中朝斜下外方向凹陷的方式呈圓弧狀彎曲。
文檔編號B22C9/06GK102481629SQ201080040718
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者出口良平, 四海修一, 大加戶俊雄, 山本哲, 山本昌輝, 水口朋子, 西川進(jìn) 申請人:大金工業(yè)株式會社, 虹技株式會社