射出成形金型とは?
射出成形金型 は、射出成形プロセスで使用される工具で、金型のキャビティに材料を注入して部品を製造する。通常、スチール製(H13、P20、1.2312、1.2344、S136Hなど)またはアルミニウム製で、最終製品の形状や仕様に合わせて慎重に設計されます。
射出成形用金型はキャビティ用とコア用の2つに分かれており、成形工程では両者がクランプされ、材料はスプルーから金型キャビティに射出され、そこで冷却固化して目的の形状に成形される。部品が成形されると金型が開き、部品が排出される。金型は、複数の部品を製造するために再利用することができる。
射出成形金型の種類
射出成形用金型の多くの種類の中で、あなたは見つけるかもしれない:
キャビティ専用金型
単一キャビティ金型を使用する場合、射出成形プロセスの各サイクルで生成できる部品は1つだけである。この金型を使って部品を作る工程は、プラスチック樹脂を注入して冷えるのを待ち、完成品を取り出すという単純なものだ。
マルチショット金型とシングルキャビティ金型の製造コストを比較すると、通常は前者の方が手頃な価格です。一度に少数の部品を作るにはコストがかかりすぎる場合、試作品や少量生産に適しています。
単発金型の利点は以下の通りである:
- コスト面で効果的:シングルショット金型の製造は、マルチショット金型の製造よりも安価であることが多い。
- シンプルな設計:設計がシンプルなため、生産とメンテナンスが容易:シングルショット金型は、マルチショット金型に比べてレイアウトが複雑でないことが多い。
- 柔軟性:プロトタイピングや少量生産など、シングルキャビティ金型の利用にはさまざまな用途が適しています。
単発金型の欠点には次のようなものがある:
- 限られた生産量:この制限により、単一キャビティ金型は、各サイクルで1つの部品しか生産できないため、大量生産には不向きである。
- 複雑な部品:単一キャビティ金型は、部品点数の多い複雑な部品を作るのには向いていません。そのような部品には、複数キャビティ金型かファミリー金型が必要です。
- 非効率:マルチキャビティ金型と比較すると、単発金型は容量が限られているため、各サイクルで1つの部品しか作れないため効率が悪い。
マルチキャビティ金型:
マルチキャビティ金型は、複数のキャビティを持つ射出成形金型の一種です。これにより、射出成形プロセスでは、各ターン中に複数の部品を作ることができます。アプリケーションの必要性に応じて、これらの金型は、同じまたは異なる穴で作ることができます。
マルチキャビティ金型は、1サイクルで多くの部品を作ることができるため、一般的に次のような用途に使用される。 大量射出成形 を生産している。この機能により、生産効率を高めると同時に、部品単価を下げることができる。
マルチキャビティ金型の利点は以下の通りである:
- 大量生産:マルチキャビティ金型は大量生産用に作られているため、多くの部品を簡単に作ることができます。
- 費用対効果: マルチキャビティ金型は通常、シングルキャビティ金型よりも安価である。
- 複雑な部品:マルチキャビティ金型は、複雑で部品点数の多い部品の製造に使用できる。
マルチキャビティ金型の欠点には次のようなものがある:
- 複雑な設計:マルチキャビティ金型は、シングルキャビティ金型に比べて設計が複雑なため、製造と維持がより困難である。
- は金型コストを増加させた:マルチキャビティ金型は、シングルキャビティ金型よりも高価になる可能性があります。なぜなら、射出鋳造プロセスにおいて、異なるキャビティが異なる量の応力や摩耗にさらされる可能性があるからです。これは、生産効率の低下や修理費用の上昇につながる可能性があります。
ホットランナー金型:
ホットランナー金型 は射出成形金型の一種で、金型キャビティに溶融プラスチックを供給するためにホットランナーシステムを使用します。ホットランナーシステムは、溶融プラスチックを個々のノズルチップに分配する加熱されたマニホールドで構成され、ノズルチップは金型キャビティに導かれます。
ホットランナー金型の利点は以下の通りである:
- 部品品質の向上: ホットランナー金型は、ランナー内に残るプラスチックの量を最小限に抑え、バリ、ショートショット、ヒケなどの欠陥のリスクを低減するため、品質が向上した部品を生産することができます。
- 生産効率の向上:ホットランナー金型は、成形品からランナーを取り外すための手作業が不要になるため、生産効率が向上し、サイクルタイムが短縮され、全体的な生産速度が向上します。
- エネルギー効率:ホットランナー金型は、従来のコールドランナー金型に比べてエネルギー効率が高く、ランナーで無駄になるプラスチックの量を最小限に抑えることができます。
ホットランナー金型の欠点には次のようなものがある:
- 複雑な設計:ホットランナー金型は、従来のコールドランナー金型に比べて設計が複雑なため、生産と維持にコストがかかる。
- メンテナンスの増加:ホットランナー金型は通常、コールドランナー金型に比べて、より複雑な加熱システムを備えているため、良好な作動状態を維持する必要があり、より多くのメンテナンスが必要になります。
- 目詰まりを起こしやすい:ホットランナー金型は、特に粘度の高い材料や流動長の長い材料を加工する場合、ランナー内で溶融したプラスチックが固化してしまうため、目詰まりを起こしやすい。その結果、生産効率が低下し、メンテナンス費用が増加する可能性がある。
金型を積み重ねる:
スタックモールド は射出成形金型の一種で、1回の成形機サイクルで複数のキャビティを同時に成形することができる。スタック金型は、基本的に2つ以上の金型を重ね合わせたもので、それぞれの金型が1つの部品を生産します。
スタック金型の利点は以下の通りである:
- 生産効率の向上:スタック金型は複数の部品を同時に成形できるため、生産効率が向上し、サイクルタイムが短縮される。
- 材料の無駄を削減:スタック金型は、1回のプラスチック材料で複数の部品を生産できるため、材料の無駄を最小限に抑えます。
- コスト削減:スタック金型は、単一キャビティ金型に比べて、1回のマシンサイクルで複数の部品を生産できるため、コスト効率が高くなります。
スタック金型の欠点は以下の通り:
- 複雑な設計:スタック金型は、シングルキャビティ金型に比べて設計が複雑になり、製造や維持にコストがかかる。
- 部品品質の低下:スタック金型では、複数のキャビティが存在するため、バリ、ショートショット、ヒケなどの欠陥が発生するリスクが高まり、部品の品質が低下する可能性があります。
- メンテナンスの増加:スタック金型は通常、単一キャビティ金型に比べてメンテナンスが必要である。
家族のカビ:
ファミリーモールドはマルチインプレッションモールドとも呼ばれ、マルチキャビティモールドに似ています。これは、金型に複数のキャビティがあり、異なる形状やサイズの部品を製造できることで実現します。
ファミリーモールドの利点は以下の通りである:
- 生産効率の向上:ファミリーモールドは、デザインの異なる複数の部品を同時に成形できるため、生産効率が向上し、サイクルタイムが短縮される。
- コスト削減:ファミリーモールドは、1つのマシンサイクルで複数の部品を生産できるため、部品ごとに複数のシングルキャビティモールドを生産するのに比べ、コスト効率が高くなります。
- 柔軟性:ファミリーモールドは、さまざまなデザインの部品を生産することができるため、さまざまな製品を生産する必要があるメーカーにとって汎用性の高い選択肢となる。
家庭用カビの欠点は以下の通りである:
- 複雑な設計:ファミリーモールドは、シングルキャビティモールドに比べて設計が複雑になり、製造やメンテナンスのコストが高くなる。
- 部品品質の低下:複数のキャビティが存在すると、バリ、ショートショット、ヒケなどの欠陥が発生するリスクが高まるため、ファミリーモールドでは品質が低下した部品が製造される可能性がある。
ツーショット金型:
ツーショット金型2ショット射出成形)とも呼ばれる。 オーバーモールディング マルチショット金型や2K金型は、射出成形の一種で、2つの異なる材料を1回の機械サイクルで一緒に成形することができます。このプロセスでは、金型に第一の材料(ベース材料)を成形し、その上に第二の材料(オーバーモールド材料)を成形します。
ツーショット金型の利点は以下の通りである:
- 機能性の向上:ツーショット金型では、特性の異なる2種類の材料を組み合わせることで、機能性を高めた部品を作ることができます。
- 美観の向上:ツーショット金型は、異なる色や質感を1つの部品に統合することができ、より視覚的に魅力的な製品を作り出します。
- 組み立て時間の短縮:2つの材料を1つの部品に組み合わせることで、ツーショット金型は追加の組み立て工程の必要性を減らし、生産時間とコストを削減することができます。
ツーショット金型の欠点は以下の通りである:
- 複雑な設計:ツーショット金型はシングルショット金型に比べて設計が複雑なため、生産と維持にコストがかかる。
- サイクルタイムの増加:ツーショット金型は通常、シングルショット金型に比べてサイクルタイムが長い。
- 互換性の問題:ツーショット金型では、成形される2つの材料が互いに適合し、適切に接着する必要があるため、使用する材料を慎重に選択することが重要です。
金型のネジを外す:
ネジなし金型は、キャップや蓋、容器など、ネジ山のある部品を生産するために特別に設計された射出成形の一種です。これらの金型は、キャビティが静止したまま金型のコアが回転する機構を備えており、冷却固化後に金型から成形品のネジを外すことができる点が特徴です。
ネジのない金型の利点は以下の通りである:
- 高効率:ねじ切りされていない金型は、1つの機械サイクルで効率的にねじ部品を生産することができ、生産時間とコストを削減します。
- 精度の向上:ねじ切りされていない金型は、一貫したピッチとねじの深さを持つねじ部品の精密な製造を可能にし、最終製品の品質と性能を向上させます。
- 汎用性:ねじ切りされていない金型は、ねじの種類やサイズが異なるさまざまな部品の製造に使用できるため、さまざまな用途に使用できる汎用性の高い選択肢となります。
ネジのない金型の欠点は以下の通り:
- 複雑な設計:ねじなし金型は、他のタイプの金型に比べて設計が複雑なため、製造や維持にコストがかかる。
- サイクルタイムの増加:金型のコアを回転させる工程があるため、他のタイプの金型に比べ、一般的にねじ外し金型のサイクルタイムは長くなります。
- 磨耗と破損:金型の回転機構は、時間の経過とともに磨耗や破損を起こしやすく、金型を正常に機能させるには定期的なメンテナンスが必要です。
折りたたみ式コア金型:
コラプシブル・コア金型は射出成形の一種で、チューブ、パイプ、その他の複雑な形状の部品など、内部に空洞のある中空部品を製造するために使用されます。これらの金型は、金型のコアがそれ自体に崩壊し、部品の内部空洞を作成することができますユニークなデザインを使用しています。
コラプシブル・コア金型の利点は以下の通りである:
- 効率の向上:折りたたみ式コア金型は、1回の機械加工で中空部品を生産できるため、生産時間とコストを削減できます。
- 部品品質の向上:コラプシブルコア金型は、より精密で一貫性のある内部キャビティを提供し、最終部品の全体的な品質を向上させます。
- 汎用性:折りたたみコア金型は、さまざまな形状やサイズのさまざまな部品を製造するために使用することができます。
コラプシブル・コア金型の欠点は以下の通りである:
- 複雑な設計:コラプシブル・コア金型は、他のタイプの金型に比べて設計が複雑なため、製造や維持にコストがかかる。
- サイクルタイムの増加:コラプシブル・コア金型は、金型のコアを崩壊させる工程があるため、他のタイプの金型に比べてサイクルタイムが長くなるのが一般的です。
- 磨耗と破損:コアの折りたたみ機構は、時間の経過とともに摩耗や破損を起こしやすく、金型を正常に機能させるためには定期的なメンテナンスが必要となる。
プラスチック射出成形の利点と欠点
の利点 射出成形:
- 大量生産:射出成形は、同一部品を大量に生産するのに非常に効率的な方法です。そのため、消費財や自動車部品など、同じような部品を大量に必要とする製品の大量生産に最適です。
- 精度:この工程では、寸法精度と部品の一貫性を非常に正確に管理することができる。これは、厳密に制御された加工条件の使用と、成形機と金型の剛性によるものです。
- スピード:射出成形は高速プロセスであり、サイクルタイムは小さな部品で数秒と短い。そのため、メーカーは比較的短時間で大量の部品を生産することができます。
- 費用対効果:射出成形で部品を生産するコストは、生産量が増えるほど経済的になる。これは、金型はその寿命の間に多くの部品を生産するために使用することができるという事実によるもので、部品当たりのコストは、量が増加するにつれて減少します。
- 汎用性:射出成形は、プラスチック、金属、エラストマーなど、さまざまな材料から部品を製造することができます。この汎用性により、製品の特定の要件に応じて異なる材料から部品を製造する必要がある製造業者に人気のある選択肢となっています。
- 自動化:射出成形機は自動化できるため、工程がより効率的になり、手作業の必要性が減る。また、部品の一貫性と品質も向上させることができます。
- 複雑な形状:射出成形は、複雑な細部や厳しい公差を持つ部品など、複雑な形状やデザインを製造するために使用することができます。これは、成形プロセスの正確な制御と、非常に詳細な金型を設計する能力によって可能になります。
- 材料の選択:射出成形では、強度、柔軟性、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性など、それぞれ独自の特性を持つさまざまな材料を選択することができます。そのため、それぞれの用途に最適な材料を選択し、望ましい特性を持つ部品を製造することが可能です。
射出成形の欠点:
- 高い初期費用:特に複雑な形状やデザインの場合、金型製作の初期コストが高くつくことがある。そのため、少量の部品や試作品の場合、費用対効果が低くなる可能性がある。
- 限られたデザインの柔軟性:一旦金型が作られると、設計を変更することは難しく、コストもかかります。そのため、一度金型が作られると、設計変更や改良を行う能力が制限される可能性があります。
- 材料廃棄物:射出成形では、かなりの量の廃材が発生する。廃材の処分にはコストがかかり、環境にも有害である。また、生産コストを押し上げ、工程全体の効率を低下させます。
- リードタイム:金型の作成と射出成形プロセスの設定にかかるリードタイムは、特に複雑な部品の場合、長くなることがあります。これは、製品開発プロセスを遅らせ、製品を迅速に市場に投入する能力を制限する可能性があります。
- 表面仕上げの限界:射出成形では、特に複雑なディテールや厳しい公差を持つ部品では、高品質の表面仕上げが得られない場合があります。そのため、高品質の外観を持つ部品を製造する能力が制限されることがあります。
- 素材の適合性:材料と金型との相性は、ある種の金型と相性が悪かったり、特殊な加工条件を必要としたりするため、課題となりうる。これにより、特定の材料から部品を製造する能力が制限され、製造コストが上昇する可能性があります。
- 限られた部品サイズ:射出成形は、金型のサイズと成形機のクランプ力によって制限されます。そのため、生産できる部品のサイズが制限され、より大きな部品を生産するためのコストが増加する可能性があります。
- 二次加工:部品によっては、成形後にトリミングや仕上げなどの二次加工が必要になることがあります。もちろん、射出成形金型を改良することによって、このような問題を解決できる場合もあります。
射出成形金型で直面する一般的な問題
プラスチック射出成形の分野で働くようになると、毎日解決しなければならない問題が必ず出てきます:
反りの問題:
反りは射出成形で直面する一般的な問題であり、成形品が金型から取り出された後に発生する変形や歪みを指します。これは、以下のような様々な要因によって起こる可能性があります:
- 不適切な冷却:部品の冷却が速すぎたり不均一だったりすると、材料の収縮率が異なるため、反りが生じることがある。
- 残留応力:射出成形では、成形時に高い圧力がかかるため、部品に残留応力が生じます。この応力は、適切に緩和されないと反りの原因となります。
- 素材の選択:反りやすい素材と反りにくい素材があります。例えば、耐熱性の低い素材や寸法安定性の低い素材は反りやすい。
- 金型の設計:金型の設計も、特に金型が適切な冷却や材料の流れを可能にしない場合、反りの原因となる。
- 加工条件:射出速度、金型温度、圧力レベルなどの加工条件が一定でない場合、反りが発生することがある。
反りを防ぐには、適切な材料を選択し、金型設計と加工条件を最適化し、適切な冷却と材料の取り扱いを実施することが重要です。さらに、残留応力を緩和し、寸法安定性を向上させるために、アニーリングなどの成形後処理を行う必要がある場合もあります。
フラッシュの問題:
フラッシュ欠陥とは、射出成形で使われる用語で、成形中に金型から押し出される余分な材料を指す。フラッシュは、材料が目的の金型キャビティを越えてパーティングライン、つまり金型の2つの半分の間の空間に流れ込むと発生します。
フラッシュは、以下のようないくつかの要因によって引き起こされる:
- 不適切な金型設計:金型の設計が不適切な場合、パーティングラインに材料が漏れてバリが発生することがあります。
- 加工条件の不一致:射出速度や圧力などの加工条件が異なると、バリが発生することがある。
- 材料の適合性:材料によっては金型との相性が悪く、パーティングラインに流れ込む際にバリが発生する場合があります。
- 金型の摩耗:時間の経過とともに金型が摩耗し、材料がパーティング・ラインに漏れ出してバリが発生することがあります。
バリが発生すると、部品の寸法精度が低下したり、スクラップ率が高くなったり、成形後の作業が困難になるなど、いくつかの悪影響があります。バリ発生を最小限に抑えるには、金型の設計、加工条件、材料の選定を最適化し、必要に応じて定期的に金型を保守・修理することが重要です。
溶接線:
ウェルドラインは射出成形でよく見られる問題で、溶融したプラスチック材料の2つの流れが合流し固化する成形品表面の目に見える跡を指す。ウェルドラインは、材料が射出成形機に流れ込む際に完全に融合しない場合に発生する。 プラスチック金型 空洞ができ、部品の表面に目に見える線が残る。
溶接線は、以下のようないくつかの要因によって引き起こされる可能性がある:
- メルト・フローの不足:材料が流動し、完全に融合するのに十分な時間がない場合、ウエルド・ラインが形成されることがある。
- 不適切なゲート設計:溶けた材料が金型キャビティに入る部分であるゲートの設計が不適切だと、ウェルドラインが発生することがある。
- 加工条件の不一致:射出速度や圧力などの加工条件が異なると、ウェルドラインが発生することがある。
- 材料の適合性:材料によっては金型との相性が悪く、金型キャビティに流れ込む際にウェルドラインが発生する場合があります。
ウェルド・ラインは部品の強度を弱め、全体的な品質を低下させる。ウェルド・ラインを最小限に抑えるには、金型設計、加工 条件、材料選択を最適化し、適切な材料取り扱いを実施す ることが重要です。さらに、ウエルド・ラインの発生を抑えるために、多数個取り金型やホット・ランナー・システムなどの特殊な加工技術を使用する必要がある場合もあります。
シンクマーク:
シンクマークは、「陥没」、「真空陥没」、「スキン」とも呼ばれ、射出成形されたプラスチック部品の表面にできる陥没や窪みのことです。これらは通常、以下のような多くの要因によって引き起こされる:
- 樹脂の収縮:樹脂が冷えて固まる際に、不均一に収縮してヒケが発生することがあります。
- 材料の流れが悪い:樹脂が金型の全領域に均一に流れ込まないと、空洞や陥没が生じることがあります。
- 不十分な充填圧力:射出圧力が十分でないと、樹脂が金型に完全に充填されず、ヒケが発生することがある。
- 金型設計の問題:ゲートの配置やサイズ、ランナーシステム、ベントなど、金型設計はすべて成形品の品質に影響を与え、ヒケの原因となることがあります。
ヒケは成形品の美観や機能性に影響を及ぼし、メーカーやエンドユーザーにとって不満の種となります。ヒケを最小限に抑えるには、材料の選択、金型設計、加工パラメータ、部品設計など、ヒケの原因となる要因を注意深く検討し、射出成形プロセスを最適化するために必要に応じて調整を行うことが重要です。
フローマーク:
フローマークとは、射出成形でよく見られる問題で、溶融したプラスチック材料が金型キャビティに充填される際の流れによって、成形品の表面に目に見える跡や筋がつくことを指します。フローマークは、材料が不均一に流れ、成形品の表面に目に見える跡が残ることで発生します。
フローマークは、以下のようないくつかの要因によって引き起こされる:
- メルトフローの不足:材料が流動して金型キャビティを満たすのに十分な時間がない場合、フローマークが形成されることがある。
- 不適切なゲート設計:溶けた材料が金型キャビティに入る部分であるゲートの設計が不適切だと、フローマークが発生することがある。
- 加工条件の不一致:射出速度や圧力などの加工条件が変化すると、フローマークが発生することがある。
- 材料の適合性:材料によっては金型との相性が悪く、金型キャビティに流れ込む際にフローマークが発生する場合があります。
フローマークは、部品の全体的な品質と外観を低下させます。フローマークを最小限に抑えるには、金型の設計、加工条件、材料の選択を最適化し、適切な材料の取り扱いを実施することが重要である。さらに、フローマークの発生を抑えるために、マルチキャビティ金型やホットランナーシステムなどの特殊な加工技術を使用する必要がある場合もあります。
傷の問題:
スクラッチ問題とは、射出成形された部品の表面に、成形工程中に部品と金型やその他の異物が物理的に接触することによって生じる、目に見える跡や傷を指します。スクラッチ問題は、以下のようないくつかの理由で発生する可能性があります:
- 金型の設計不良:金型や金型部品の設計が不適切だと、部品の表面に傷がつくことがある。
- 潤滑不足:金型や金型部品が適切に潤滑されていないと、部品の表面に傷がつくことがある。
- 材料の取り扱い不良:原材料や完成部品の取り扱いが悪いと、部品表面に傷がつくことがある。
- 金型内のゴミ:金型キャビティ内に異物やゴミがあると、部品表面に傷がつくことがあります。
スクラッチの問題は、部品の全体的な品質と外観を低下させます。スクラッチ問題を最小限に抑えるには、適切な金型設計、潤滑、材料の取り扱い、およびメンテナンス方法を実施することが重要です。さらに、金型と金型部品の定期的な清掃と検査は、スクラッチ問題の発生を防ぐのに役立ちます。
イジェクトマーク:
エジェクターマークとは、射出成形された部品の表面に、成形工程でエジェクターピンやその他のエジェクション機構によって発生する、目に見える跡のことです。エジェクターマークは、エジェクターピンが成形品を金型キャビティから押し出す際に発生し、成形品の表面に目に見える跡が残ります。
エジェクターマークは、以下のようないくつかの要因によって引き起こされる可能性がある:
- エジェクターピンの不適切な設計:エジェクターピンの設計が不適切な場合、部品の表面に目に見える跡が残ることがあります。
- 過剰な力:射出時にエジェクターピンが部品に過度な力を加えると、部品の表面に深く目立つ跡が残ります。
- 射出力が一定しない:エジェクターピンごとにエジェクション力が一定でない場合、部品表面にエジェクターマークが不均一になることがあります。
- 表面仕上げ不良:金型キャビティの表面仕上げが滑らかでないと、部品表面にエジェクターマークが発生することがある。
エジェクターマークは、成形品の全体的な品質と外観を低下させます。エジェクターマークを最小限に抑えるには、エジェクターピンの設計と金型キャビティの表面仕上げを最適化し、適切な保守点検を実施することが重要です。さらに、エジェクターマークを最小限に抑えるために、エアアシスト射出やサイドアクション射出などの特殊な射出機構を使用する必要がある場合もあります。
ショートショットの問題:
ショートショットは、射出成形でよく起こる問題で、溶融したプラスチック材料が金型キャビティに完全に充填されず、その結果、成形品が所望のサイズより小さくなってしまいます。ショートショットは、以下のようないくつかの理由で発生します:
- 材料不足:金型キャビティを満たす材料が不足すると、ショートショットが発生することがある。
- 加工条件が不適切:射出速度や圧力などの加工条件が正しく設定されていないと、ショートショットが発生することがある。
- 金型の設計不良:金型の設計が悪いと、材料が金型キャビティの全領域に流れ込まないため、ショートショットの原因となる。
- 素材の劣化:材料が劣化していたり、適切に保管されていなかったりすると、ショートショットの原因となる。
ショートショットは、部品全体の品質と機能を低下させ、材料と加工時間の浪費につながります。ショートショットを最小限に抑えるには、金型設計、加工条件、材料選択を最適化し、適切な材料取り扱いを実施することが重要である。さらに、成形設備の定期的な監視とメンテナンスを行うことで、ショートショットの発生を防ぐことができる。
エアトラップと火傷の跡:
エアトラップやバーンマークは、不適切な加工条件や金型設計が原因で発生する、射出成形における一般的な問題である。
エア・トラップは、射出成形中に金型キャビティ内に空気が閉じ込められ、材料がエア・ポケットを満たすのではなく、エア・ポケットの周囲を流れることで発生します。その結果、成形品に目に見える空洞やポケットが生じることがあります。エア・トラップは、以下のようないくつかの要因によって発生します:
- 材料の流れが不十分:材料が金型キャビティにうまく流れ込まないと、空気が閉じ込められる。
- 不適切なゲート設計:ゲートが正しく設計されていないと、金型キャビティ内に空気が閉じ込められる。
- 換気が不十分:金型が適切に換気されていない場合、空気が金型の空洞に閉じ込められる可能性があります。
バーンマークは、プラスチック素材が高温に長時間さらされることで劣化し、部品の表面に目に見えるマークや変色が生じることで発生します。バーンマークは、以下のようないくつかの要因によって発生します:
- 過度の加工温度:加工温度を高く設定しすぎると、材料が劣化して焦げ跡がつくことがある。
- 不十分な冷却時間:部品が適切に冷却されないと、材料が劣化し、焼け跡ができることがある。
- 金型の設計不良:金型の設計が悪いと、材料が高温に長時間さらされることになり、焦げ跡ができることがある。
エアトラップやバーンマークを最小限に抑えるには、加工条件や金型設計を最適化し、適切なモニタリングやメンテナンスを実施することが重要である。さらに、エア・トラップやバーンマークを最小限に抑えるために、低温成形や真空成形などの特殊な加工技術を使用する必要がある場合もある。
射出成形金型を作るための加工:
射出成形金型を作るには、いくつかの工程がある:
金型のデザイン:
射出成形金型の設計は、成形品の品質、効率、コストに直接影響するため、射出成形プロセスの重要な側面です。
よく設計された射出成形用金型は、希望のサイズ、形状、品質要件を満たす部品を生産すると同時に、生産効率が高く、メンテナンスも容易です。
射出成形金型を設計する際に考慮すべき重要な要素には、以下のようなものがある:
- 部品の形状:成形部品の設計は、部品の希望するサイズ、形状、特徴を考慮しなければならない。
- 材料の選択:金型と成形品に使用する材料は、コスト、強度、熱安定性などの要素に基づいて選択する必要があります。
- 金型キャビティ:金型キャビティの数と配置は、生産量の要件を満たすように選択する必要があります。
- ゲートシステム:ゲートシステムの設計は、プラスチック材料が金型キャビティにどのように流れ込むかを決定するため、非常に重要である。
- 射出システム:射出システムは、成形品を損傷することなく金型から取り出すことができるように設計されなければならない。
- 冷却システム:冷却システムは、成形部品が均一かつ迅速に冷却され、サイクルタイムを短縮し、品質を向上させるように設計されなければならない。
- 抜き勾配:金型の設計には、成形品を金型から取り出すための適切な抜き勾配が必要です。
- 通気:金型の空洞から空気を逃がし、空気トラップや火傷跡のリスクを軽減するために、金型には換気口が必要です。
- メンテナンスと修理:金型は、ダウンタイムを最小限に抑え、生産効率を高めるために、メンテナンスと修理が簡単にできるように設計されていなければならない。
射出成形金型の設計は、機械工学、材料科学、製造などの分野の専門知識を必要とする複雑なプロセスです。金型が正しく設計され、お客様のニーズを満たすためには、信頼できる金型設計者と協力することが重要です。
CNCプログラミング:
CNC(Computer Numerical Control)プログラミングは、射出成形金型の製造に不可欠なステップである。金型の設計が完了したら、次のステップはCNCプログラミングです。以下は、射出成形金型製造のためのCNCプログラミングに関わる主なステップです:
- CADモデルの翻訳:CADモデルはコンピュータ支援製造(CAM)プログラムに変換され、金型のCNCコードを作成するために使用されます。
- CNCコードの作成:CNCコードはCAMプログラムで作成され、金型部品をどのように動かして切断するかをCNCマシンに指示する。コードには、金型部品の材質や厚み、希望する形状や特徴が考慮されます。
- ツールパスの作成:工具経路はCAMプログラムで作成され、金型部品を加工するために切削工具がたどる経路を定義する。ツールパスは、金型部品の形状や特徴、CNCマシンの能力を考慮して作成されます。
- シミュレーション:CNCコードとツールパスはCAMプログラムでシミュレーションされ、金型部品が正しい仕様で正しく加工されることを確認します。
- CNC加工:CNCコードはCNCマシンにロードされ、CNCマシンはコードとツールパスを使用して金型部品を加工する。
CNCプログラミングは、金型部品の精度と品質を決定するため、射出成形金型製造プロセスにおける重要なステップです。射出成形金型のプログラミングの経験があるCNCプログラマーと協力して、CNCコードが正しい仕様で正しく作成されるようにすることが重要です。このステップでは、金型の冷却チャンネル、エジェクターシステム、その他の機能が金型部品に追加され、適切に機能するようにします。
金型BOMリスト購入
金型部品表(BOM)リストとは、射出成形金型の製造に必要なすべての部品と材料の包括的なリストです。以下の項目が含まれます:
- 金型ベースおよびコア/キャビティ・インサート用スチール
- ホットランナー部品
- ウォーターラインや冷却ブロックなどの冷却システム部品
- エジェクターピンやスリーブなどのエジェクションシステム部品
- スプループーラー部品
- ヒーターバンドと温度コントローラー
- ブッシング、ガイドピン、ロック装置などの金型部品
- スライドやリフターなどの金型インサート
- 日付印やカスタムロゴなどの特殊品
金型部品表は、金型の製造に必要な部品や材料の明確で詳細なリストを提供するため、調達と製造のための重要なツールです。金型の製造準備が整った時点で、必要な部品がすべて発注され、手元にあることを確認するために使用されます。
射出成形金型の部品を購入する際には、信頼できるサプライヤーと協力することが重要です。これらの部品の品質と信頼性は、射出成形プロセスの効率と品質に大きな影響を与える可能性があるからです。
金型粗加工:
射出成形金型の粗加工とは、射出成形金型の基本的な形状とサイズを得るために、金型のスチール部品を最初に加工することを指す。この工程は通常、コンピュータ数値制御(CNC)マシンを使用して行われます。射出成形金型粗加工の主な工程は以下の通りです:
- 鋼材の選択最初のステップは、成形品に求められる特性に応じて、P20やH13など、金型に適した鋼種を選択することです。
- 鋼材の切断:鋼材をCNCマシンで適切なサイズと形状に切断する。この工程には、冷却装置や排出装置のための穴あけやタッピングも含まれる。
- 鋼鉄のプロファイリング:鋼鉄部品は、コアとキャビティ・インサートを含む金型の基本形状を実現するために機械加工されます。
- 鋼材の検査:機械加工された部品は、必要な公差と仕様を満たしていることを確認するために検査される。
- 鋼鉄の洗浄:機械加工された部品は、粗いエッジや破片を取り除くために洗浄され、バリ取りされる。
粗加工工程は、射出成形工程における重要なステップであり、その後に続く最終的な高精度の機械加工と研磨工程の基礎を築くものです。金型が正しく機能し、望ましい品質の部品を生産するためには、粗加工が正確かつ正しい仕様で行われることが重要です。
金型鋼の熱処理:
金型用鋼の熱処理とは、射出成形金型の鋼部品を加熱・冷却し、機械的性質と寸法安定性を向上させることです。熱処理の目的は、鋼を硬化させ、残留応力を緩和し、耐摩耗性と靭性を向上させることです。これは、射出成形金型の硬化鋼のための特別なものであり、射出成形金型を作るためにプリハードン鋼を使用する場合は、この熱処理作業を行う必要はありません。以下は金型鋼の熱処理に関わる主なステップです:
- 焼きなまし:鋼部品を特定の温度(通常800~900℃)に加熱し、その後ゆっくりと冷却して内部応力を緩和し、鋼の加工性を向上させる。
- 焼き入れ:鋼部品を高温(通常は臨界温度以上)に加熱し、油中または水中で急冷する。この工程で鋼は硬化し、耐摩耗性が向上する。
- 焼き戻し:焼入れ後、鋼の靭性と寸法安定性を向上させるため、鋼部品を低温で一定時間加熱して焼き戻す。
熱処理工程は、射出成形金型の鋼鉄部品が、高品質の成形部品を製造するために不可欠な、望ましい機械的特性と寸法安定性を有することを保証するために非常に重要です。熱処理工程が正しい仕様で正しく行われるようにするためには、金型用鋼の処理経験が豊富な熱処理業者と協力することが重要です。
金型キャビティとコアの微細加工
金型キャビティとコアの微細加工は、金型の最終的な形状とサイズを達成するために、金型キャビティとコアインサートの内面を精密に加工するプロセスです。この工程は通常、コンピュータ数値制御(CNC)マシンを使用して高精度で行われます。以下は、金型キャビティとコアの微細加工に関わる主なステップです:
- 表面処理:金型キャビティとコアインサートの表面を洗浄し、研磨して残留する破片や粗さを取り除く。
- 表面加工:金型キャビティとコアインサートの内面をCNCマシンで機械加工し、金型の最終的な形状とサイズを実現する。これには、文字、ロゴ、アンダーカットなど、成形品の複雑な細部や特徴の作成も含まれます。
- 表面検査:機械加工された表面は、要求された公差と仕様を満たしていることを確認するために検査される。
- 表面研磨:金型キャビティとコアインサートの内面を高仕上げに研磨し、成形品の表面品質を向上させ、欠陥のリスクを低減します。
微細加工は、射出成形プロセスにおいて、成形品の品質と精度を決定する重要なステップです。金型キャビティやコアの微細加工の経験を持つ加工業者と協力し、正しい仕様で正確に加工を行うことが重要です。このステップでは、金型の排出システム、冷却チャンネル、その他の機能が追加され、金型が適切に機能するようにします。
EDM加工:
放電加工(EDM)は、射出成形金型を含む金属部品に複雑で高精度な形状を作るために使用されるプロセスです。このプロセスでは、電気火花を使用して金型表面から材料を除去し、所望の形状を作成します。放電加工の主な工程は以下の通りです:
- 表面処理:機械加工される金型部品の表面は、残留する破片や粗さを除去するために洗浄され、研磨される。
- EDMのセットアップ:放電加工機は、金型部品の材質と形状に基づいて、スパークギャップ、パルス時間、電極材料などのパラメータを正しく設定します。
- 火花放電:放電加工機は電気火花を発生させ、金型部品から材料を除去し、希望の形状を作り出します。この工程は段階的に行われ、最終的な形状が得られるまで、放電加工機が材料を徐々に侵食していきます。
- 表面検査:機械加工された表面は、要求された公差と仕様を満たしていることを確認するために検査される。
EDM加工は、複雑な形状の金型部品や、他の加工工程では困難な小さくて複雑な細部を持つ金型部品によく使用されます。また、射出成形金型が適切に機能するために不可欠な、シャープなエッジやコーナーの製造にも使用されます。
この工程は非常に精密で正確であるため、高品質の成形部品を製造するのに理想的です。射出成形金型のEDM加工の経験を持つEDMプロバイダーと協力し、正しい仕様で正しく加工することが重要です。
金型表面研磨:
射出成形金型研磨 は射出成形金型製造工程の最終工程である。金型部品の表面を滑らかにし、完成品が滑らかで均一な表面になるようにします。以下は、射出成形金型の研磨に関わる主なステップです:
- 表面処理:金型部品の表面を洗浄し、研磨の準備をする。残っている粗い点や加工痕はすべて除去し、研磨のための滑らかな表面を確保する。
- 粗研磨:研磨の最初のステップは粗研磨で、金型部品の表面の大きな欠陥を取り除きます。このステップは通常、サンドペーパーや研磨ブラシのような粗い砥粒の研磨剤を用いて行われます。
- 精密研磨:精密研磨は次のステップで、金型部品の表面をより滑らかに仕上げます。このステップでは、より細かいサンドペーパーや研磨ブラシのような、より細かい砥粒の研磨剤を使用します。
- バフ研磨:バフ研磨は研磨の最終工程で、バフ砥石と研磨剤を使用して金型部品を高光沢に仕上げます。
- 検査:研磨後、金型部品が滑らかで均一な表面を持ち、傷やひび割れなどの欠陥がないことを確認するため、徹底的に検査されます。
射出成形金型の研磨は、最終製品の品質に影響するため重要です。よく研磨された金型は、滑らかで均一な表面を持つ製品となり、これは製品の機能性と美観にとって重要です。金型部品が正しい仕様と望ましい品質レベルで研磨されるように、経験豊富な金型研磨業者と協力することが重要です。
モールドフィッティング
金型取付は、射出成形の分野における専門的な仕事で、射出成形用金型の組立、設置、テストを行います。モールドマスターは、金型部品が適切に組み立てられ、正しく機能していること、そして金型が望ましい品質と性能基準を備えた部品を生産していることを確認する責任があります。金型取付工の主な仕事には次のようなものがあります:
- 金型部品の組み立てモールドマスターは、キャビティやコア部品、ランナーシステム、補助部品など、射出成形金型のさまざまな部品を組み立てる役割を担っています。
- 金型を金型取付機に取り付ける:金型取付機がない場合、手作業で金型を取り付ける。
- 金型のテストモールドマスターは、金型が所望の品質と性能基準で部品を生産していることを確認するために金型をテストする責任があります。これには、部品に反りや収縮などの欠陥がないか、その他の品質上の問題がないかを検査することも含まれます。
- 金型の調整テスト段階で何か問題が見つかった場合、モールドマスターは金型に必要な調整を行い、希望の仕様に合う部品を生産できるようにする責任があります。
- トラブルシューティング:モールドマスターは、金型取り付け工程で発生する可能性のある問題を特定し、トラブルシューティングできなければならない。
金型取り付けの仕事には、技術的な知識、手先の器用さ、細部への注意力の組み合わせが必要です。金型取付工は、射出成形に関わる複雑な工程を理解するだけでなく、さまざまな工具や機械を使って作業できなければなりません。射出成形の工程をよく理解し、さまざまな種類の金型や材料を扱った経験を持つことは、金型工にとって重要です。
最初の射出成形トライアルまたは撮影:
射出成形の試射とは、射出成形金型をテストし、射出成形プロセスを使用してサンプル部品を生産するプロセスを指します。この工程は射出成形工程における重要なステップであり、製造業者は大量の部品を生産する前に金型の性能を評価し、必要な調整を行うことができます。
射出成形の試射工程は、通常、次のようなステップを踏む:
- 準備射出成形機に金型を取り付け、射出するためのセッティングを行う。ホッパーにプラスチック樹脂を充填する。
- 溶融温度制御:溶融温度が制御され、プラスチック樹脂が適切な温度に加熱されることで、高品質の部品が製造される。
- 射出:溶かしたプラスチックを高圧で金型に注入する。圧力は金型がプラスチック樹脂で満たされるまで維持される。
- 冷却:金型を冷却してプラスチック樹脂を固め、部品を成形する。冷却時間は、使用するプラスチック樹脂の種類や製造する部品のサイズや形状によって決まる。
- 射出:部品が固まったら、金型から取り出します。エジェクターピンを使って金型から部品を押し出す。
- 検査:金型から生産された部品は、希望する仕様と品質基準を満たしていることを確認するために徹底的に検査されます。
- 調整:必要に応じて、金型の性能と生産される部品の品質を向上させるために、成形工程に調整を加えることができる。
射出成形の試射工程は、射出成形工程における重要なステップであり、大量に部品を生産する前に金型の性能を評価し、必要な調整を行うことができます。この工程は、金型が所望の仕様で高品質の部品を生産していることを確認するのに役立ちます。
金型梱包、生産準備完了:
金型メーカーが金型を完全に完成させたら、次は大量生産だ。金型のパッキングと生産準備は、大量生産を開始する前の射出成形プロセスの最終ステップです。このステップでは、次のような作業を行う:
- クリーニングとメンテナンス金型を徹底的に洗浄し、金型にゴミや汚れ、損傷がないことを確認します。
- 梱包と保管金型は慎重に梱包され、損傷を防ぎ、必要なときにすぐに使用できるように安全な場所に保管されます。
- テストと調整金型は、漏れ、充填不良、部品の不適切な排出などの問題がないかテストされ、金型が適切に機能するように必要な調整が行われます。
- 生産設定:金型が射出成形機に取り付けられ、温度、圧力、射出速度など、必要なすべての設定が特定の生産要件に合うように調整される。
- 生産開始:部品の最初のバッチが生産され、部品が要求された仕様と品質基準を満たしていることを確認するためにプロセスが監視されます。生産工程を最適化し、安定した品質を確保するために必要な調整が行われます。
全体として、生産に向けた金型の準備は、射出成形工程における重要なステップであり、生産ランの成功と効率性を確保するのに役立つ。
上記の情報は、射出成形金型を作るための手順であり、多分いくつかの小さなものが見逃されているが、物事のほとんどは、上記のように、あなたは射出成形金型を作ることは簡単なケースではありません見ることができるように、ハンドルで射出成形金型プロジェクトを持っている場合は、あなたにサービスを提供するプロの射出成形金型メーカーを見つける必要があり、これはあなたのプロジェクトが正常に実行されていることを確認します。
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