コンテンツメニュー
● キャビティとコア
>> モールドインサート
>> 一般的なゲートのタイプ
>> コールド ランナー システムとホット ランナー システム
● 冷却システム
>> 高度な冷却ソリューション
● 通気システム
>> 通気不良の兆候
● 排出システム
>> スライド
>> リフター
>> 油圧および空圧動作
>> ネジを緩める機構
>> 生産量の定義
>> 樹脂と性能要件の確認
>> 製造可能性を考慮した設計
● 最終的な考慮事項
● よくある質問
>> 射出成形金型において冷却チャネルが重要なのはなぜですか?
>> スライドやリフターが必要になるのはどのような場合ですか?
>> コールドランナー金型とホットランナー金型の違いは何ですか?
>> 射出成形金型の見積もりにはどのような情報が必要ですか?
● 参考文献
射出成形金型は単なる鋼材の成形品ではありません。これは、溶融プラスチックがどのように入って、充填し、通気し、冷却し、形成し、完成したコンポーネントをリリースするかを制御する調整された生産システムです。
世界的なブランド、流通業者、メーカーにとって、 製品のコンポーネントを理解することは、 射出成形金型は、 コストのかかる設計変更を防ぎ、部品の一貫性を向上させ、工具への投資と長期的な生産コストのバランスを取るのに役立ちます。モールドベースやキャビティから冷却システムやエジェクタ機構に至るまで、あらゆるコンポーネントが品質、サイクルタイム、メンテナンス要件、出力の信頼性に影響を与えます。
で U-Need は、精密金型製造、カスタム精密機械加工、板金加工、および統合製造ソリューションでお客様をサポートします。適切に設計された金型は、必ずしも最も複雑なツールであるとは限りません。これは、材料、部品形状、生産量、公差要件、および製品の意図された耐用年数に適合するツールです。
標準の射出成形金型は、次の 2 つの主要な半部分で構成されます。
- A 側、キャビティ側または固定側とも呼ばれます
- B サイド。コア サイドまたはムービング サイドとも呼ばれます。
A 面は射出成形機の固定プラテンに取り付けられます。通常、成形品の外観を形成するキャビティ面が含まれます。スプルー ブッシュ、ランナー フィーチャー、ゲート構造も含まれる場合があります。
B 面は可動プラテンに取り付けられます。多くの場合、コア、イジェクター システム、サポート コンポーネント、およびスライドやリフターなどの可動機構が含まれます。金型が開くと、通常、成形品は B 側に留まり、突き出し機構によって解放されます。
信頼性の高い金型では、複数の変数を一度に制御する必要があります。
- 塑性流動
- 射出圧力
- 金型温度
- 冷却の均一性
- アライメント精度
- パーツリリース
- 工具の摩耗
これらの領域のいずれかに弱点があると、寸法のばらつき、表面上の欠陥、ショート ショット、バリ、反り、または時期尚早の工具メンテナンスが発生する可能性があります。
モールド ベース は射出成形金型の構造フレームワークです。キャビティ、コア、インサート、冷却回路、ガイドコンポーネント、エジェクションシステムを正しい位置に保持します。
一般的なモールド ベースには次のものが含まれます。
- 上部クランププレート
- キャビティプレート
- コアプレート
- サポートプレート
- スペーサーブロック
- エジェクタ固定プレート
- エジェクタープレート
- リアクランププレート
- 支柱
- 位置決めリング
これらのコンポーネントは、繰り返しの射出圧力と型締力に耐える必要があります。金型構造の剛性が低いと、稼働中にたわむ可能性があります。これにより、パーティング ラインに沿ったバリ、不均一な摩耗、寸法の不一致、および精密遮断面の損傷が発生する可能性があります。
大量生産ツールの場合、金型ベースの選択では、機械トン数、金型重量、投影部品面積、樹脂圧力、予想されるサイクル数、および将来のメンテナンスの必要性を考慮する必要があります。
キャビティ 、 と コアは プラスチック部品の最終形状を形成するため、射出成形金型の最も認識可能なコンポーネントです。
通常、キャビティは部品の外面を作成します。コアは、リブ、ボス、穴、クリップ、チャネル、内壁などの内部フィーチャーを形成します。
たとえば、プラスチック電子機器の筐体を成形する場合:
| 成形コンポーネントの | 機能 |
|---|---|
| キャビティ | 外壁と外装の化粧面を形成します。 |
| コア | 内部ボリュームと内部構造フィーチャを作成します |
| コアピン | ネジ穴、スロット、狭い開口部の形成 |
| インサート | 複雑な、交換可能な、または摩耗しやすい詳細を形成する |
| 遮断面 | 開口部を作成し、正確なフィーチャ境界を定義します |
キャビティの鋼表面仕上げは、成形製品の外観に直接影響を与える可能性があります。研磨、テクスチャリング、コーティング、ゲート位置、樹脂の選択、および加工条件はすべて、部品が光沢仕上げ、マット仕上げ、テクスチャ仕上げ、または光学グレードの仕上げを実現するかどうかに影響します。
金型インサートは、キャビティまたはコア内に取り付けられる取り外し可能なセクションです。これらは、複雑な形状、細かいディテール、ねじ切りされたフィーチャー、深いリブ、または摩耗しやすい表面を作成するためによく使用されます。
インサートを使用すると、次のようないくつかの利点があります。
- 困難な領域の加工が容易になります
- 損傷または摩耗後の簡単な修理
- 局所的な摩耗の激しい機能の迅速な交換
- 製品リビジョンに対する柔軟性の向上
- 選択した場所の冷却を改善
- 1 つの金型で異なる鋼種を使用できる
たとえば、狭い穴を形成する小さなコア ピンは、繰り返し応力と摩耗を受ける可能性があります。ピンを交換可能なインサートとして設計することで、コア ブロック全体を変更するよりもメンテナンスが迅速かつ経済的になります。
ランナー システムは、溶融プラスチックを射出成形機のノズルから金型キャビティに供給します。
その 3 つの主なコンポーネントは次のとおりです。
- スプルーブッシュ: 機械のノズルから溶融プラスチックを受け取ります。
- ランナー: プラスチックをスプルーから 1 つまたは複数のキャビティに移します。
- ゲート: キャビティへのプラスチックの最終的な侵入を制御します。
ゲートは、キャビティの充填および保圧方法に影響を与えるため、金型の最も重要な部分の 1 つです。ゲートの位置、寸法、およびタイプは、ウェルド ライン、フロー マーク、収縮、反り、ゲートの痕跡、充填圧力、および外観に影響を与える可能性があります。
| ゲート タイプ | 一般的な用途 | 主な利点 |
|---|---|---|
| エッジゲート | 汎用部品 | シンプルなデザインで加工も簡単 |
| ピンゲート | 多数個取り金型 | ランナーからの自動分離 |
| ファンゲート | 幅広または平らなコンポーネント | より均一な材料の流れ |
| タブゲート | ゲートストレスに敏感な部品 | ゲート付近のストレスを軽減します。 |
| 海底ゲート | 自動成形 | 型開き時の自動ディゲート |
| バルブゲート | 大量部品または装飾部品 | 制御された流れとゲートマークの削減 |
ゲートの位置が不適切であると、目に見えるウェルド ライン、不均一な充填、ヒケ、または反りが発生する可能性があります。適切に設計されたゲートは、バランスのとれた充填とより安定した部品寸法をサポートします。
コールド ランナー金型を 使用すると、成形サイクルごとにランナー材料が固化します。ランナーは成形部品と一緒に排出されるため、リサイクル、再研磨、または廃棄が必要になる場合があります。
ホット ランナー金型は、 加熱されたマニホールドとノズル内でプラスチックを溶融状態に保ちます。これにより、ランナーの無駄が削減または排除されます。
| システムの | 利点に関する | 考慮事項 |
|---|---|---|
| コールドランナー | 初期工具コストの削減、メンテナンスの簡素化、色の変更の容易化 | ランナーの廃棄物が発生し、さらに後処理が必要になる場合があります |
| ホットランナー | 材料の無駄が減り、生産サイクルが短縮され、自動化の可能性が向上します。 | 工具コストの上昇とメンテナンスの複雑化 |
正しい選択は、年間生産量、材料コスト、部品の形状、色の変更頻度、品質要件、および全体的な製造戦略によって異なります。
冷却システムは、キャビティが充填および保圧された後、溶融プラスチックから熱を除去します。これは、サイクル タイム、寸法安定性、表面仕上げ、収縮、部品の反りに影響を与えるため、射出成形金型で最も影響力のあるシステムの 1 つです。
冷却チャネルは通常、キャビティとコアプレートにドリルで開けられます。このシステムには、バッフル、バブラー、冷却フィッティング、ホース、プラグ、および温度制御装置が含まれる場合もあります。
強力な冷却設計では次のことが必要です。
- 一貫した金型温度を維持します。
- 厚い部分や熱くなりやすい部分に届きます
- キャビティ領域間の温度変動を低減します。
- 複数のキャビティにわたって一貫した寸法をサポート
- 歪みを発生させずにサイクルタイムを短縮します。
- 水漏れや腐食のリスクを最小限に抑えます。
多くの場合、冷却は射出成形サイクルの大部分を占めます。冷却時間のわずかな短縮でも、数千または数百万の部品にまたがると、生産上の大幅な節約につながる可能性があります。
ストレートドリルの冷却チャネルは、多くの標準的な金型に適しています。ただし、複雑な形状では追加のソリューションが必要になる場合があります。
これらには次のものが含まれる場合があります。
- 狭い領域または深い領域用のバッフル
- 局所冷却用のバブラー
- 高導電性インサート
- 銅合金インサート
- コンフォーマル冷却チャネル
- キャビティおよびコア領域の専用冷却回路
コンフォーマル冷却は、従来のドリル加工されたチャネルよりも部品の形状に忠実に追従します。特に曲面、深いリブ、厚い壁部分の周囲など、困難な領域での熱伝達を改善できます。
溶融プラスチックが金型キャビティに入るとき、すでにキャビティ内にある空気を逃がす必要があります。通気システムにより、成形中に発生する空気やガスを安全に排出できます。
十分な通気がないと、閉じ込められた空気が圧縮されて過熱する可能性があります。これにより、焼き跡、不完全な充填、弱いウェルド ライン、不良な表面品質、または不均一な寸法が発生する可能性があります。
一般的な通気方法には次のようなものがあります。
- パーティングラインの通気孔
- エジェクターピンベント
- 通気溝
- 多孔質金属インサート
- 真空排気システム
- ベントバルブ
- スライドとリフターの周りの通気孔
ベントは通常、材料の流路の端、深いポケットの周囲、薄いリブの近く、および別々のフロー フロントが合流する場所に配置されます。
通気口は、空気を逃がすのに十分な深さである必要がありますが、プラスチックが流入しないように十分に浅い必要があります。理想的なベント寸法は、樹脂、溶融粘度、フィラー含有量、加工圧力、部品の形状によって異なります。
通気が悪いと次のような原因が生じる可能性があります。
- ショートショット
- 火傷跡
- ガストラップ
- 弱いウェルドライン
- 高い射出圧力
- 表面の変色
- 充填の不一致
- 過剰な機械エネルギーの使用
これらの問題が発生した場合、メーカーは成形パラメータと金型の通気設計の両方を評価する必要があります。圧力を高めるだけでは根本的な問題を解決できない場合があります。
射出成形金型は、閉サイクルごとに正確な位置合わせを必要とします。ガイド システムはキャビティとコアを意図した位置に保ち、敏感な金型の特徴を保護します。
主要なガイドおよび位置合わせコンポーネントには次のものがあります。
- ガイドピン
- ガイドブッシュ
- テーパーロック
- サイドロック
- インターロック
- ウェアプレート
- 位置決めリング
- 支柱
ガイド ピンとブッシングは一般的な位置合わせを提供し、テーパー ロックとインターロックは複雑なツーリング、サイド アクション、またはシャットオフ公差が厳しい金型に対してより正確な位置決めを提供します。
アライメントが悪いと、バリ、パーティング ラインの損傷、不均一な摩耗、スライドの破損、寸法の不一致が発生する可能性があります。多数個取りの金型や精密部品の場合、長期にわたる再現性を念頭に置いて位置合わせ機能を設計する必要があります。
プラスチック部品が十分に冷えた後、金型が開き、突き出しシステムが部品をコアから押し出します。
最も一般的な排出方法は、エジェクタピンを使用します。ただし、部品の形状が異なると、スリーブ、ストリッパー プレート、ブレード、空気排出、またはカスタム機構が必要になる場合があります。
一般的な排出コンポーネントには次のものがあります。
- エジェクターピン
- エジェクタースリーブ
- エジェクタープレート
- エジェクタ固定プレート
- リターンピン
・エジェクターガイドピラー
- ストリッパープレート
- エジェクターブレード
- エアバルブ
各接触点には目に見える跡が残る可能性があるため、イジェクターの配置は重要です。装飾部品の場合、エジェクタ ピンは可能な限り隠れた領域または重要ではない領域に配置する必要があります。
効果的な排出システムにより力が均等に分散されます。これにより、取り外し時の部品の変形、ひび割れ、白化、固着、損傷を防ぐことができます。
エジェクター マークは、多くの場合、部品がコアを強く掴みすぎていること、または突き出す力が少数の領域に集中していることを示します。
一般的な原因は次のとおりです。
- 不十分な抜き勾配
- 粗いコア表面
- 深いリブまたはボス
- 不均一な冷却
- 部品とコアの間を真空にする
- 薄い部分や壊れやすい部分
- 小さめのエジェクターピン
- エジェクターピンの配置が悪い
金型設計のレビューでは、金型を製造する前にこれらのリスクを特定する必要があります。
一部の成形部品にはアンダーカットがあり、単純な開口と取り出し手順では取り外すことができません。
アンダーカットは、部品を金型に機械的に固定する機能です。例には、側面穴、スナップ フック、凹型クリップ、ネジ付きの詳細、内部側面機能などがあります。
これらの機能を解除するには、スライド、リフター、角度付きピン、油圧シリンダー、およびねじを緩める機構が使用されます。
金型の開閉に合わせてスライドが水平または横に動きます。これらは通常、横穴、外部クリップ、窓、または側面の詳細を形成するために使用されます。
排出時にリフターが斜めに動きます。これらは通常、内部クリップ、スナップ機能、または凹んだ側面形状などの内部アンダーカットに使用されます。
油圧または空気圧シリンダーは、より大規模またはより複雑なサイドアクションに動力を供給する場合があります。これらのシステムは、機械式カム駆動スライドでは十分な動きや力を提供できない場合に役立ちます。
金型のネジを外すには、機械式またはモーター駆動のシステムを使用してネジ付き部品を取り外します。これらは、キャップ、フィッティング、クロージャ、および特殊なネジ付きコンポーネントによく使用されます。
サイドアクションは金型に複雑さとコストを追加します。ただし、二次加工、手作業による組み立て、または複数の成形コンポーネントの必要性を排除できます。
部品の品質問題の多くは、金型の設計、金型の製造、または金型のメンテナンスに原因があることが考えられます。
| 欠陥の | 可能性のある原因 | 推奨レビュー領域 |
|---|---|---|
| フラッシュ | パーティングラインの摩耗、アライメント不良、クランプ力不足 | 遮断面、ガイドコンポーネント、機械のクランプ |
| ショートショット | 制限されたゲート、不十分な通気、困難な流路 | ゲートサイズ、ベント位置、壁厚 |
| 反り | 不均一な冷却、不均一な壁、パッキンの不均衡 | 冷却レイアウト、部品の形状、ゲートの配置 |
| ヒケ | 厚い部分、不十分な充填、不十分な冷却 | 肉厚、コアリング、ゲートサイズ |
| 火傷跡 | 閉じ込められた空気またはガスの圧縮 | 充填終了位置での通気 |
| ウェルドライン | 個別のフロー フロント ミーティング | ゲートの配置、流路、通気 |
| エジェクターマーク | 局所的な過剰な排出力 | ピンの配置、抜き勾配、コアの仕上げ |
| 貼り付け部分 | 不十分なドラフトまたは真空効果 | コアの質感、抜き勾配、空気の排出 |
金型は完全なシステムとして評価される必要があります。プロセスの調整により一時的に欠陥が軽減される場合がありますが、多くの場合、工具の修正により長期的にはより安定した解決策が得られます。
適切な金型構成は、CAD モデルの形状だけでなく、製品によっても異なります。
生産量によって、金型に必要な耐久性、自動化、メンテナンス能力が決まります。
プロトタイプの金型は、迅速な検証と初期費用の削減に重点を置く場合があります。ブリッジ生産ツールは初期市場の需要をサポートする可能性があります。生産金型は、長期にわたる一貫した製造のために構築されています。
主な質問は次のとおりです。
- 年間何個の部品が生産されますか?
- 製品はどれくらいの期間生産されますか?
- ツールは継続的に実行されますか? それとも断続的に実行されますか?
- 単一キャビティ金型と複数キャビティ金型のどちらが適していますか?
- 自動化は必要ですか?
- どのレベルの保守サポートが利用可能ですか?
選択した樹脂は、金型設計のほぼすべての部分に影響を与えます。
例えば：
- ガラス入り素材は摩耗を促進する可能性があります。
- 難燃性材料は腐食のリスクを高める可能性があります。
- エンジニアリング プラスチックでは、より高い成形温度が必要になる場合があります。
- 透明な材料では、高度に研磨されたキャビティ表面が必要な場合があります。
- ソフトエラストマーには、特殊なゲートおよび排出アプローチが必要な場合があります。
鋼材の選択、冷却チャネル、ゲートの寸法、ベントの深さ、コーティング、予想されるメンテナンス間隔を最終決定する前に、樹脂を確認する必要があります。
製造可能な射出成形部品には、通常、一貫した肉厚、十分な抜き勾配、滑らかな移行、実用的な公差、および限られた不必要なアンダーカットが含まれます。
ツールの設計をリリースする前に、次の点を確認してください。
1. 垂直壁、リブ、ボス、およびテクスチャード加工された表面に抜き勾配を追加します。
2. 壁の厚さをできるだけ均一に保ちます。
3. 厚い部分を芯抜きしてヒケを減らし、冷却時間を短縮します。
4. 応力が集中する可能性がある鋭い内側の角を避けてください。
5. ゲートとエジェクタの位置を選択する前に、化粧面を定義します。
6. スライド、リフター、またはサイドアクションが必要なアンダーカットを特定します。
7. 重要な公差と検査要件を確認します。
8. 成形後に部品をどのように梱包、組み立て、使用するかを検討します。
射出成形金型は生産資産です。製造プロセスのあらゆる詳細が、製造される部品に影響を与えます。
精密 CNC 加工、EDM、研削、研磨、熱処理、組み立て、金型の試作、検査はすべて、ツールの信頼性と部品の一貫性に貢献します。
ユーニードでは、完全な生産戦略の一環として金型の製造に取り組んでいます。お客様は、中国の 1 つの製造パートナーを通じて、射出成形金型の製造とカスタムの精密機械加工コンポーネント、板金部品、後処理、組み立て、品質検査を組み合わせることができます。
この統合されたアプローチは、サプライヤー間の調整の複雑さを軽減するのに役立ちます。また、成形部品と相手の金属部品の間のフィット感を向上させ、技術的なフィードバック サイクルを短縮し、プロトタイプ開発から安定した生産までのより明確なパスを作成することもできます。
射出成形金型のコンポーネントが連携して、成形品の一貫性、外観、性能、コストを決定します。キャビティとコアが形状を定義します。ランナーとゲート システムは材料の流れを制御します。冷却チャネルが熱を管理します。通気孔が閉じ込められた空気を放出します。アライメントコンポーネントは精度を維持します。エジェクターは完成した部品を取り外します。スライドとリフターにより、複雑な形状が可能になります。
金型の成功は、明確な製造要件と部品設計の詳細な評価から始まります。鋼を切断する前に成形性に対処することで、不必要な修正を防ぎ、生産リスクを軽減し、より安定した長期的な製造をサポートできます。
U-Need は、カスタム射出成形金型、精密機械加工コンポーネント、板金製造、および統合製造ソリューションを求める顧客にエンジニアリング サポートを提供します。図面、3D モデル、材料要件、生産量、期待品質を共有して、実際の製造レビューを開始します。
主なコンポーネントには、モールド ベース、キャビティ、コア、インサート、スプルー ブッシュ、ランナー、ゲート、冷却チャネル、通気機構、ガイド ピン、ガイド ブッシュ、エジェクター システム、およびスライドやリフターなどのサイド アクション メカニズムが含まれます。
通常、キャビティは成形品の外面を形成し、コアは内部形状を作成します。内壁、穴、リブ、ボス、クリップ、キャビティは通常、金型のコア側で形成されます。
冷却チャネルは、充填後にプラスチックから熱を取り除きます。その設計は、サイクル タイム、収縮、反り、寸法安定性、表面品質、生産効率に影響を与えます。不均一な冷却は部品の歪みの一般的な原因です。
バリは、溶融したプラスチックが金型表面間の隙間から漏れ出るときに発生します。一般的な原因としては、金型の位置合わせ不良、パーティング ラインの表面の磨耗、不十分な型締力、過剰な射出圧力、不適切な金型サポートなどが挙げられます。
ゲートは、溶融プラスチックがランナー システムからキャビティに入ることができる開口部です。ゲートのサイズ、位置、タイプは、キャビティの充填方法、材料の充填方法、目に見えるゲート マークやウェルド ラインが現れる場所に影響します。
部品に通常の突き出しを妨げるアンダーカットがある場合、スライドとリフターが必要になります。スライドは一般に横向きのフィーチャに使用され、リフターはスナップ フックや凹型クリップなどの内部アンダーカットによく使用されます。
コールドランナー金型は各サイクルで固体ランナーを生成しますが、ホットランナー金型は加熱されたチャネル内で材料を溶融状態に保ちます。コールド ランナー ツールは通常、最初はよりシンプルで手頃な価格です。ホットランナー ツールを使用すると、材料の無駄が削減され、大容量プログラムの効率が向上します。
有用な情報には、3D CAD モデル、2D 図面、樹脂仕様、年間生産量、予想される金型寿命、表面仕上げ要件、色、公差要件、部品重量、対象市場、および組み立てまたは検査基準が含まれます。
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