專利名稱：蜂窩構(gòu)造體成形用模具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在擠壓成形蜂窩構(gòu)造體時(shí)使用的模具及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，在廢氣凈化用過(guò)濾器等中使用的陶瓷蜂窩構(gòu)造體(以下簡(jiǎn)稱"蜂 窩構(gòu)造體")是通過(guò)使用蜂窩構(gòu)造體成形用模具(以下簡(jiǎn)稱"成形用模具")， 對(duì)陶瓷坯土進(jìn)行擠壓成形而成為蜂窩成形體，然后通過(guò)干燥及燒結(jié)而制造
的。如圖2 (a)及圖2 (b)所示，蜂窩構(gòu)造體10由形成有多個(gè)流路3的 多孔質(zhì)隔壁2和外周壁1構(gòu)成，該流路垂直方向截面的形狀通常為大致圓 形或橢圓形。
如圖3 (a)及圖3 (b)所示，用于擠壓陶瓷坯土而成形蜂窩成形體 的成形用模具20由具有成形槽加工面31突出的形狀的模具坯料21構(gòu)成， 在模具坯料21的供給孔加工面41形成有供給孔40，在成形槽加工面31 形成有格子狀的成形槽30。如圖4所示，成形用模具20的供給孔40設(shè)置 為與成形槽交叉部33重疊。從供給孔40導(dǎo)入成形用模具20內(nèi)的陶瓷坯 土在成形槽30成形為蜂窩狀而形成蜂窩成形體。存在設(shè)置為格子狀的成 形槽30的每個(gè)交點(diǎn)33處，成形槽30和供給孔40連通的情況；以及相對(duì) 于成形槽30的各交點(diǎn)33在每隔一個(gè)的位置，成形槽30和供給孔40連通 的情況(圖4所示的情況)。
成形用模具10是通過(guò)在圖5 (a)所示的突出有成形槽加工面31的模 具坯料21的供給孔加工面41 (成形槽加工面31的相反側(cè)的面)上利用鉆 孔加工等形成供給孔40，接著，在成形槽加工面31形成成形槽30而制造 的。格子狀的成形槽30是如圖5 (b)示出的那樣，通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)工具50 磨削或切削加工而加工平行的多個(gè)成形槽30之后，使模具坯料21旋轉(zhuǎn)， 如圖5 (c)所示，加工與之前加工的成形槽30交叉的成形槽30而形成。
如圖3 (a)所示，現(xiàn)有的成形用模具的成形槽形成面31的外緣32的
3形狀在成形槽形成面俯視下(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱"成形槽形成面的外緣形狀") 為四邊形，也有保持該形狀在擠壓成形中使用的情況，例如，如日本特開(kāi)
平11-70510號(hào)公報(bào)所示，將成形槽形成面31的外緣32的形狀加工為圖6 所示的圓形而使用的情況。任一種情況均如圖7所示，使從成形用模具20 擠壓出的陶瓷坯土進(jìn)一步在導(dǎo)向環(huán)62通過(guò)，從而能夠得到流路垂直方向 截面的形狀為大致圓形或橢圓形的蜂窩成形體11。
但是，如圖3 (a)所示，在成形槽形成面31的外緣32的形狀為四邊 形的情況下，還要加工擠壓成形流路垂直方向截面為大致圓形或橢圓形的 蜂窩成形體所不使用的成形槽30，妨礙加工工時(shí)的降低。當(dāng)然這種情況在 如日本特開(kāi)平11-70510號(hào)記載的那樣，在加工成形槽形成面31的外緣32 的形狀為圖3 (a)所示的四邊形的成形用模具之后，進(jìn)而將成形槽形成面 31的外緣32的形狀加工為圖6所示的圓形的情況也相同。
通過(guò)使用將成形槽形成面31的外緣32的形狀預(yù)先形成為圓形的模具 坯料21來(lái)加工成形槽30，可以減少對(duì)如上所述的擠壓成形中不使用的成 形槽30進(jìn)行加工的浪費(fèi)。但是，在對(duì)外緣32為圓形的成形槽形成面31 進(jìn)行的成形槽30的加工中，有產(chǎn)生如圖8所示的成形槽形成面31的外緣 32與成形槽30形成非常小的交叉角70的情況。在開(kāi)始加工具有這種非常 小的交叉角70的成形槽30 (例如，圖8中虛線所示的成形槽)時(shí)，與旋 轉(zhuǎn)工具50的行進(jìn)對(duì)應(yīng)，旋轉(zhuǎn)工具50的刃在成形槽形成面31的外緣32滑 動(dòng)，因此，力P施加在其厚度方向(旋轉(zhuǎn)軸方向)，存在旋轉(zhuǎn)工具50歪斜 破損的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于得到減少成形槽中不使用于擠壓成形的部分的加 工，且具有加工成形槽時(shí)旋轉(zhuǎn)工具不易破損的形狀的蜂窩構(gòu)造體擠壓成形 用模具及減少成形槽的加工工時(shí)的制造方法。
本發(fā)明人鑒于上述目的進(jìn)行積極研究的結(jié)果認(rèn)識(shí)到，通過(guò)將成形槽形 成面的外緣和旋轉(zhuǎn)工具的行進(jìn)方向的角度設(shè)定為30°以上，能夠有效防止 發(fā)生旋轉(zhuǎn)工具的破損等。
艮P，本發(fā)明的成形用模具是具有將材料成形為蜂窩構(gòu)造的多個(gè)成形槽的蜂窩構(gòu)造體成形用模具，所述蜂窩構(gòu)造體成形用模具的特征在于，形成 有所述成形槽的成形槽形成面的外緣形狀為在成形槽形成面俯視下具有 六個(gè)以上頂點(diǎn)的多邊形，并且，所述成形槽形成面的外緣與所述成形槽以 30°以上的角度交叉。
另外，本發(fā)明的成形用模具的制造方法是具有將材料成形為蜂窩構(gòu)造 的多個(gè)成形槽的蜂窩構(gòu)造體成形用模具的制造方法，所述蜂窩構(gòu)造體成形 用模具的制造方法的特征在于，將形成所述成形槽的成形槽形成面的外緣 形狀加工為在成形槽形成面俯視下具有六個(gè)以上頂點(diǎn)的多邊形，并且使所 述成形槽形成面的外緣與所述成形槽以30°以上的角度交叉，接著加工所 述成形槽。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明可知，由于能夠減少成形槽中不使用于擠壓成形的部分的 加工，所以能夠減少加工工時(shí)，進(jìn)而，由于不易引起加工成形槽時(shí)的旋轉(zhuǎn) 工具的破損，所以能夠?qū)崿F(xiàn)蜂窩構(gòu)造體擠壓成形用模具的加工時(shí)間的縮短 及制造成本的大幅降低。


圖1是表示本發(fā)明成形用模具的示例的示意主視圖。
圖2 (a)是將蜂窩構(gòu)造體的示例與流路垂直示出的示意剖視圖。 圖2 (b)是將蜂窩構(gòu)造體的示例與流路平行示出的示意剖視圖。 圖3 (a)是表示現(xiàn)有的成形用模具的成形槽加工面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖。 圖3 (b)是表示現(xiàn)有的成形用模具的供給孔加工面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖。 圖4是表示成形用模具的示例的剖視圖。
圖5 (a)是說(shuō)明現(xiàn)有的成形用模具的成形槽的加工工序的示意圖。 圖5(b)是說(shuō)明現(xiàn)有的成形用模具的成形槽的加工工序的其他示意圖。 圖5 (c)是說(shuō)明現(xiàn)有的成形用模具的成形槽的加工工序的又一其他示 意圖。
圖6是表示現(xiàn)有的成形用模具的其他示例的立體圖。
圖7是表示蜂窩構(gòu)造體擠壓裝置的成形用模具附近的構(gòu)造的示意剖視圖。圖8是對(duì)加工具有非常小的交叉角的成形槽時(shí)施加給旋轉(zhuǎn)工具的力進(jìn) 行說(shuō)明的示意圖。
圖9 (a)是表示形成有成形槽的現(xiàn)有的模具的示意圖。
圖9 (b)是表示形成有成形槽的本發(fā)明的模具的示意圖。
圖IO是說(shuō)明成形用模具的成形槽形成面的外緣的示意圖。
圖11是表示本發(fā)明優(yōu)選方式的形成有導(dǎo)向槽的狀態(tài)的模具的示意圖。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)將成形槽形成面的外緣形狀設(shè)定為在成形槽形成面俯視下具有 六個(gè)以上頂點(diǎn)的多邊形，即六邊形或八變形(圖1)，能夠減少成形槽中擠 壓成形蜂窩成形體時(shí)不使用的部分的加工，從而能夠降低加工工時(shí)。例如， 成形槽形成面31的外緣32形狀在成形槽形成面俯視下為四邊形的情況 下，在成形槽30中擠壓成形蜂窩成形體時(shí)不使用的部分(圖9 (a)所示 的斜線部的成形槽)的加工變得浪費(fèi)。與此相對(duì)，如圖9 (b)所示，在例 如具有八邊形的成形槽形成面31的外緣32的本發(fā)明的成形用模具中，擠 壓成形時(shí)不使用的成形槽30變少(與圖9 (a)相比，圖9 (b)斜線部小)， 從而浪費(fèi)加工變少。
特別是在大型的成形用模具的情況下，本發(fā)明的效果被有效發(fā)揮。在 成形槽30的最大長(zhǎng)度為150mm以上的成形用模具的情況下，加工工時(shí)的 降低效果顯著顯現(xiàn)。當(dāng)所述最大長(zhǎng)度為190mm以上時(shí)更加有效，250mm 以上時(shí)進(jìn)一步有效。此外，如圖10所示，在成形槽形成面31的外周部附 有錐面33的情況下，本發(fā)明的成形槽形成面31的外緣32是指成形槽形 成面31與錐面33的交叉部。另外，這時(shí)，錐面33的外緣34的形狀優(yōu)選 為在成形槽形成面俯視下與成形槽形成面31的外緣32的形狀大致相似。
成形槽形成面31的外緣32的形狀越是靠近十邊形、十二邊形的頂點(diǎn) 數(shù)量多的多邊形，越能夠進(jìn)一步減少在成形槽30中擠壓成形蜂窩成形體 時(shí)不使用的部分的加工，但是，在該部位，成形槽形成面31的外緣32與 所述成形槽30的交叉角變小，旋轉(zhuǎn)工具50歪斜破損的可能性變大。從而， 為了防止旋轉(zhuǎn)工具50的破損，成形槽形成面31的外緣32和成形槽30的 交叉角需要在30。以上。由于成形槽形成面31的外緣32與成形槽30的交叉角越大，防止旋轉(zhuǎn)工具50的破損的效果越明顯，所以所述交叉角優(yōu)
選在40°以上。另外，交叉角越大，越能夠使沒(méi)有達(dá)到破損程度的旋轉(zhuǎn)工 具50微小的歪斜所產(chǎn)生的成形槽30的間距的不均變小。成形槽30的寬 度為0.5mm以下，尤其是0.3mm以下的成形用模具的情況下，本發(fā)明的 效果被有效發(fā)揮。此外，上述交叉角是指由成形槽形成面31的外緣32和 成形槽30的寬度方向中心線所夾的兩種角度中較小的角度。
越是接近磨損還沒(méi)有推進(jìn)的新產(chǎn)品的狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)工具50，與成形槽形 成面31的外緣32接觸時(shí)的所謂切入越好，因此，降低旋轉(zhuǎn)工具50破損 或成形槽30的間距不均的可能性。從而，優(yōu)選在旋轉(zhuǎn)工具50沒(méi)有磨損的 狀態(tài)下盡早更換新產(chǎn)品，但是，若頻繁更換則需要大量的旋轉(zhuǎn)工具50而 導(dǎo)致制造成本上升。因此，如圖11所示，優(yōu)選在旋轉(zhuǎn)工具50沒(méi)有磨損的 狀態(tài)下，首先在成形槽形成面31的外緣32匯總形成例如10 30個(gè)導(dǎo)向 槽34。形成所述導(dǎo)向槽34之后，與所述導(dǎo)向槽34配合進(jìn)給旋轉(zhuǎn)工具50， 從而，即使在例如己經(jīng)磨損的狀態(tài)，也能夠在旋轉(zhuǎn)工具50不會(huì)破損和成 形槽30的間距沒(méi)有不均的情況下形成成形槽30。導(dǎo)向槽34優(yōu)選圖11的 平面上的長(zhǎng)度為5 30mm，為了防止旋轉(zhuǎn)工具50的磨損引起的旋轉(zhuǎn)工具 50的破損和成形槽30的間距不均，優(yōu)選由一個(gè)旋轉(zhuǎn)工具50形成的導(dǎo)向槽 的個(gè)數(shù)在30以下。
為了使成形槽形成面31的外緣32和成形槽30的交叉角為30°以上， 優(yōu)選成形用模具20的成形槽形成面31的外緣32為六邊形、八邊形或十 二邊形。在成形槽形成面31的外緣32為正八邊形或正十二邊形的情況下， 能夠在加工相互交叉的成形槽30時(shí)，在相同條件下進(jìn)行形成平行的多個(gè) 成形槽30的第一加工和之后使模具坯料21旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)行的形成與之前加 工的成形槽30交叉的成形槽30的第二加工，因而尤其優(yōu)選。例如，圖9 (b)所示的具有正八邊形的外緣32的成形用模具的情況下，當(dāng)旋轉(zhuǎn)90 °時(shí)與初始形狀重合，因此，能夠?qū)⒌谝患庸こ绦蚝偷诙庸こ绦蛟O(shè)定為 相同。
多邊形的成形槽形成面31的外緣32的頂點(diǎn)未必是完全的角狀也可以 具有R形狀或倒角面，但是，在該R形狀或倒角面的部分加工成形槽30 時(shí)，兩者所成的交叉角必須在30。以上。另外，多邊形的各邊也可以不是
7完全的直線而是R形狀或波形形狀，但是，該邊和成形槽30的交叉角必
須為30°以上。
在圖1中，成形用模具20的外形形狀即供給孔形成面41的形狀為圓 形，但是，其形狀并沒(méi)有限定為圓，可以為任一形狀。例如，可以為如圖 9 (b)所示那樣的四邊形，在成形槽形狀面31的外緣32的形狀為八邊形 時(shí)，供給孔形成面41的形狀也可以為八邊形。模具坯料21的材質(zhì)并沒(méi)有 特別的限定，但是，通常成形用模具中使用的合金工具鋼、不銹鋼和高速 工具鋼等根據(jù)加工性和耐磨性而優(yōu)選。由于不銹鋼具有難加工性，因此， 如果成形槽形成面31的外緣32與成形槽30的交叉角小，則在開(kāi)始成形 槽30的加工時(shí)，容易在旋轉(zhuǎn)工具50產(chǎn)生歪斜，因此，能夠進(jìn)一步發(fā)揮本 發(fā)明的效果。在成形槽30的加工中使用的旋轉(zhuǎn)工具50為厚度0.5mm以下 的圓盤狀砂輪的情況下，能夠進(jìn)一步發(fā)揮本發(fā)明的效果，厚度為0.3mm以 下的情況下更進(jìn)一步發(fā)揮效果。加工成形槽30時(shí)的旋轉(zhuǎn)工具50的切入深 度優(yōu)選為lmm以上，進(jìn)給速度優(yōu)選5mm/min以上。
在以下實(shí)施例中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但是，本發(fā)明并沒(méi)有限定于此。
實(shí)施例1 (1)供給孔的形成
成形槽加工面21的外緣32為與直徑240mm的圓外接的正八邊形， 供給孔加工面31準(zhǔn)備由具有260mmX260mm形狀的合金工具鋼(JIS G4404)構(gòu)成的模具坯料21。從模具坯料21的供給孔加工面41，如圖4 所示，使用直徑l.lmm且鉆錐角140°的超硬鉆頭通過(guò)鉆孔加工來(lái)形成供 給孔40。
利用旋轉(zhuǎn)工具50在成形槽加工面31加工成形槽30。使用厚度0.25mm 及直徑100mm的圓形薄刃砂輪作為旋轉(zhuǎn)工具50。首先，形成與成形槽形 成面31的外緣32之一平行的多個(gè)成形槽30，然后，將模具坯料21旋轉(zhuǎn) 90° ，形成與之前形成的成形槽30垂直相交、互相平行的多個(gè)成形槽30。 互相正交的成形槽30為寬度0.26mm、深度6.5mm及間距1.5mm。如以 上所述，制作了成形用模具20，該成形用模具20在圖1所示的外緣32 為正八邊形的成形槽形成面31上形成有以格子狀交叉的成形槽30。此外，在成形槽30的加工過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)工具50沒(méi)有產(chǎn)生破損。另外，也沒(méi)有發(fā) 現(xiàn)成形槽30的間距不均。 實(shí)施例2
將成形槽形成面31的外緣32的形狀變更為正十二邊形，在形成成形 槽30之前形成如圖n所示那樣的導(dǎo)向槽34，除此以外，與實(shí)施例1相同 來(lái)制作成形用模具20。在本實(shí)施例2中，最小的交叉角70為30。。在成 形槽30的加工過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)工具50沒(méi)有產(chǎn)生破損。另外，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)成 形槽30的間距的不均。
比較例1
除將成形槽形成面31的外緣32的形狀變更為圖3 (a)所示的在成形 槽形成面俯視下單邊長(zhǎng)度240mm的正四邊形以外，與實(shí)施例1相同地制 作成形用模具20。在比較例1中，在成形槽30的加工過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)工具 50沒(méi)有產(chǎn)生破損，但是，比較例1的成形槽30的加工時(shí)間比實(shí)施例1的 加工時(shí)間多1.14倍。
比較例2
除將成形槽形成面31的外緣32的形狀變更為如圖6所示的在成形槽 形成面俯視下直徑240mm的圓形以外，與實(shí)施例2相同地制作成形用模 具20。在比較例2中，首先加工通過(guò)圓形的成形槽形成面31的中心的成 形槽30，接著，加工與之前加工的成形槽30鄰接的成形槽30，然后再加 工與之前加工的成形槽30鄰接的成形槽30，重復(fù)上述步驟，以成形槽30 和成形槽形成面31的外緣32的交叉角70順次變小的方式進(jìn)行加工。上 述加工的結(jié)果確認(rèn)到在所述交叉角70比30°小的成形槽30中有對(duì)蜂窩 成形體的擠壓成形沒(méi)有妨礙的大小的微小間距的不均。另外，形成交叉角 70為23°以下的成形槽30的導(dǎo)向槽34時(shí)，旋轉(zhuǎn)工具50產(chǎn)生了破損。
權(quán)利要求
1. 一種蜂窩構(gòu)造體成形用模具，其具有用于將材料成形為蜂窩構(gòu)造的格子狀的成形槽，其特征在于，形成有所述成形槽的成形槽形成面的外緣形狀為在成形槽形成面俯視下具有六個(gè)以上頂點(diǎn)的多邊形，并且，所述成形槽形成面的外緣與所述成形槽以30°以上的角度交叉。
2. —種蜂窩構(gòu)造體成形用模具的制造方法，所述蜂窩構(gòu)造體成形用 模具具有將材料成形為蜂窩構(gòu)造的多個(gè)成形槽，所述蜂窩構(gòu)造體成形用模 具的制造方法的特征在于，將形成所述成形槽的成形槽形成面的外緣形狀加工為在成形槽形成 面俯視下具有六個(gè)以上頂點(diǎn)的多邊形，并且使所述成形槽形成面的外緣與 所述成形槽以30。以上的角度交叉，接著加工所述成形槽。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有將材料成形為蜂窩構(gòu)造的多個(gè)成形槽的蜂窩構(gòu)造體成形用模具，其特征在于，形成有所述成形槽的成形槽形成面的外緣形狀為在成形槽形成面俯視下具有六個(gè)以上頂點(diǎn)的多邊形，并且，所述成形槽形成面的外緣與所述成形槽以30°以上的交叉角交叉。
文檔編號(hào)B28B3/26GK101511553SQ20078003340
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月27日
發(fā)明者小方智壽, 鞍懸一行 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社