日本企业增加模具寿命 打造模具国际魅力

    为了体现这一魅力，日本NAGASEINTEGREX公司（总部：岐阜县关市）提出了制造高精度模具用于量产的方案。身为机床厂商的该公司开发了高精度研磨模具的平面研磨机等。使用这些机床，可对经过淬火处理后的机械构造用碳钢S45C工件进行表面粗糙度（Ra）控制在平均为11nm、最大高度（Rz）为103nm水平的高精度镜面加工。顺便提一句，虽然用普通的模具钢也可获得同等的精度，但该公司更为关注将S45C作为可用于模具的低价材料。

    NAGASEINTEGREX的提案是：通过使用可进行高精度加工的研磨机等机床，制造平行度、平面度及直角度等更高的模具。比如，能够制造无缝密合的模具，以及无塌边、毛边及卷边等的、棱角分明的冲头及冲模。

    使用这样形成的高精度模具来加工工件便可准确成型，不仅可制造出无毛边等缺陷的部件，而且模具也不易受到多余的负荷，从而使寿命得以延长。就冲压加工模具而言，“冲压次数有的增加到了原来的7倍”（该公司解说员）。

    比如，在对含有硅的橡胶进行成型的模具中，就有通过将间隙控制在5μm以下消除了毛边现象的例子（图6）。橡胶的成型加工作业中经常会形成毛边，从模具取出后会出现“成型品掩盖在毛边中的状态”（上述解说员）。不过，通过使用尽量减少间隙的模具，便可实现毛边极少的成型。

    要想获得高精度成品，就需要使用新型机床，因此模具的价格势必会升高，从而使加工成本中的最初成本增加。不过，在模具寿命延长使修补及更换费用降低，剔除毛边等后工序的成本得以削减，以及成品率提高使材料费得以削减的情况下，便可降低总体的运行成本。

    而且还有即使机床费用较高也有望实现更大成本削减的情况。因为在加工成本中，“大量生产产品的话运行成本所占比例高达8～9成，而初期成本即模具费所占比例意外得小”（上述解说员）。然而，日本的模具厂商和成型及加工厂商大多是分开的，因此以前很少从加工所消耗的总成本入手进行成本分析，很难有人提出“通过延长模具寿命来减少运行成本”的意见。

    能够获得成本削减效果的是“数百万个/月以上的大量生产产品”（该公司）。其中也存在即使产量为数十万个/月也可削减成本的情况。上述提案已被那些可从运行成本的削减中直接受益的部件厂商所接受，“丰田集团中就有企业采纳了该提案”（上述解说员）。

    为了延长寿命，富士模具（FUJIDIE，总部：东京）开发出了耐久性出色的超硬合金制模具部件——微细至直径20μm的冲头。其中对作为原料的碳化钨（WC）进行了微细化，在保持硬度与原来相当的情况下，将抗折力提高到了近3倍。可长时间保持高精度加工。

    原料采用在WC中掺入作为粘合剂的钴（Co）而形成的粉末。

    原来采用的是WC的粒径为0.5μm（500nm）左右的“超超微粒”（“超微粒”的粒径为0.8μ～1μm。），而此次将其微细到了比0.5μm更小的“纳米微粒”。通过用冷冲压工艺将“纳米微粒”粉末制成压粉体来加工成所需要的形状。再对成型体进行真空烧结后，在高温高圧下进行去除空隙（间隙、空孔）的HIP（热等静压）处理，由此制造出模具部件的材料。之后在该材料上进行研磨等机械加工，即可制成冲头。

    HRA为95.0，保持了与原来的95.1为同等的水平，抗折力从原来的约1.5GPa提高了近3倍，达到了4.2GPa。耐磨损性也得到提高，可将磨损量控制在原来的一半以下。

    使用这一新型冲头，在半冲且冲入量为30μm的条件下，对使用不锈钢SUS430制成的厚75μm的工件进行加工时，可冲压次数增加到了90万次以上。而原来仅为70万次左右。