プラスチックの射出型を設計する方法は？
プラスチック射出成形プロセスは、プラスチック部品の大量生産に最も一般的に使用されるプロセスの1つです。 このプロセスは、高速で一貫した詳細な部品の配信により、自動車、家電、医療機器、包装などの業界でよく使用されています。 ただし、射出成形部品のパフォーマンス、生活、および費用対効果は、金型の設計がどれだけうまく設計されているかに大きく依存します。
プラスチック射出型の作成は、空洞層に単に作業するだけではありません。 材料、部品機能、生産量、および金型構成に関する多くの相互に関連する決定が含まれています。 これらの側面は、あなたがそうであっても、より良く、より効率的な金型を作るのに役立ちます’エンジニア、製品設計者、またはメーカーを紹介します。
プラスチック射出型の設計に関する段階的なガイド
カビのデザインの分野に慣れていない場合、これらの手順は、圧倒されることなく理解するのに役立ちます。
製品デザインが最初に登場します
金型設計プロセスを開始するときは、成形する部品の物理的および機能的な詳細に精通している必要があります。 部品の設計が優れているほど、精度と品質を保証する金型を作成するのが簡単になります。
製品設計の考慮事項
寸法と公差：高精度部品には緊密な許容範囲が必要です。 カビの寸法はプラスチックの収縮を説明する必要があり、下流の問題を避けるために公差を明確に定義する必要があります。
材料の選択：成形中のプラスチックの挙動は、半結晶（ナイロン）とアモルファスの動作（ABS）で異なります。 異なるプラスチックが異なるほど涼しくなり、これは金型の温度と設計の両方に影響します。
壁の厚さ：壁の均一な厚さは、ゆがみ、シンクマーク、およびボイドの影響を減らすために非常に重要です。 厚い領域を避けられない場合、rib骨やコアを追加することは、材料を均等に分配し、冷却を強化するのに役立ちます。
表面仕上げ：金型には、表面処理が希望の仕上げ（光沢、マット、テクスチャー）の影響を受けます。 審美的な部分には表面が磨かれているか、特別なテクスチャリングプロセスが必要になる場合があります。
これらの部分の詳細を早期に強化することにより、後でカビの設計に対する変更が少なくなり、時間とコストを制御できます。
適切な金型構成を選択します
金型レイアウトの決定は、主に部品の複雑さと生成される部分の数に基づいています。
一般的な金型タイプ
2プレートの金型：これは、最も簡単で最も広く使用されているカビの種類です。 単一のパーツラインがあり、単純な部品の中小バッチ生産に適しています。
3プレートの金型：複雑な機能を備えたより複雑なコンポーネントや、複数のゲートが必要な状況に一般的に使用されます。
ホットランナー型：ランナーシステムのプラスチックを熱く保ち、ランナーをトリミングする必要性を排除します。 廃棄物を最小限に抑え、生産サイクルを加速します。特に大量の症例に有利です。
ファミリ型：単一のサイクルでさまざまなコンポーネントを製造できます。 これはアセンブリまたは類似の部品に便利ですが、空洞を均等に埋めるためには厳密なフロー制御が必要です。
各タイプには、コスト、メンテナンスの容易さ、生産効率の間のトレードオフが付いています。 金型フロー分析などのシミュレーションツールは、パーツと生産ニーズの最適な構成を選択するのに役立ちます。
コアおよびキャビティの考慮事項
射出型の中心にはコアと空洞があります – 最終製品を形成する部品。 これらは、強力で正確で繰り返し可能にするために、注意して設計する必要があります。
重要なデザイン要素
別れのライン：これは、金型の2つの半分が一緒になるところです。 可視マークと簡単な部分排出を最小限に抑えるために配置する必要があります。 このような複雑な部品は、他の機能の中でアンダーカットに作用するためにリフターまたはサイドアクションを必要とする場合があります。
ドラフト角度：小さな角度（約 1°-2°）垂直面では、型から部品を除去するのに役立ちます。 テクスチャのある表面や収縮を起こしやすい材料には、より多くの草案が必要になる場合があります。
アンダーカット：これらは、金型の部品をロックし、スライドやリフターなどの追加のメカニズムを必要とする特性です。 彼らはコストと複雑さを増すので、可能な限りそれらを排除します。
コアと空洞の鋼の種類は、生産量によって異なります。 長い間走る大量の型型の場合、H13などの硬化鋼が使用されますが、アルミニウムまたは柔らかい鋼はプロトタイプまたは低容量の生産に使用できます。
排出システムの設計
プラスチックが冷却され硬化したら、損傷を引き起こすことなく金型から取り出す必要があります。 排出システムはこのステップを処理します。
排出方法
Ejector Pins：これらは後ろから部分を押し出します。 マークを避けるために、それらは部品の厚くて強いセクションに配置する必要があります。
スリーブエジェクター：パーツの周りに圧力さえも提供するため、円形部品に最適です。
ストリッパープレートと空気排出：ピンが傷を残す可能性がある場合、または複雑な表面を持つ大きな部品の場合に使用されます。
設計が不十分な排出システムは、傷をかけたり、ゆがんだり、スタックしたりすることがあります。 このシステムを適切に計画するには、スムーズで一貫した部品の除去を確保し、生産の遅延を回避します。
ゲートおよびランナーシステム
ゲートとランナーのシステムは、注入ノズルからカビのキャビティまで溶融プラスチックを実行します。 それらのデザインは、プラスチックの流れ、空洞の充填、およびその冷却に影響を与えます。
キーゲートデザイン要素
ゲートタイプ：一般的なゲートスタイルには、エッジ、ピン、潜水艦、ファンゲートが含まれます。 選択は、パーツの形状と機能的ニーズに依存します。 たとえば、潜水艦ゲートは自動トリミングを可能にし、大量生産の時間を節約できます。
ゲートの配置：バランスの取れた、可視されていない領域にゲートを配置すると、化粧品の欠陥を防ぎ、流れさえします。 配置が不十分な場合、溶接ラインや弱いスポットにつながる可能性があります。
ランナーのデザイン：ランナーは短くてバランスが取れている必要があります。 マルチキャビティ型では、ランナーのバランスをとることで、すべての空洞が同じ速度で満たされます。
正確にサイズと配置されたゲートは、噴射圧力を軽減し、全体的な部分の品質を改善するのに役立ちます。
冷却システムの最適化
冷却は噴射サイクルの最長段階を構成するため、適切に設計された冷却システムは、生産性と部分の品質に直接影響します。
効率的な冷却の要素
冷却チャネルレイアウト：冷却チャネルは、冷却時間とサイクル時間の短縮さえするために、パーツのジオメトリにできるだけ密接に従う必要があります。
バッフルとバブラー：従来のチャネルが到達できない場所、つまり深いポケットまたは狭いポケットに適用されます。
コンフォーマル冷却：現在、最新の3D印刷を使用して部品の形状を模倣する冷却チャネルを設計することが可能です。 より効率的で均一な冷却を提供します。
正しい冷却は、部分的な歪みを最小限に抑え、寸法の安定性を提供し、型の寿命を改善します。
カビベント
注射中は、火傷のマークや不完全な詰め物などの問題を避けるために、空洞から空気とガスを通気する必要があります。
通気のためのベストプラクティス
ベント深度：通常、0.02〜0.05 mmの範囲。プラスチックを防ぐのに十分な浅いが、空気を消すのに十分な深さ。 深さは、使用される材料に基づいて調整する必要がある場合があります。
通気口：通気口は、空気が閉じ込められる可能性が高い角の流れの端、コーナー、または近くの薄い要素に配置する必要があります。
適切な通気は、部品の品質を向上させ、ストレスの型を緩和し、欠陥の防止を支援します。
カビの流れと構造分析
デジタルツールを使用すると、鋼が切断される前にプラスチックがカビの中を移動する方法をシミュレートすることができます。 これらのツールは、コストがかかる前に問題の識別と対処において重要です。
シミュレーションが重要な理由
カビの流れ分析：エアトラップ、溶接ライン、および流れが失速する可能性のある領域を検出するのに役立ちます。 また、最高のゲートの位置とランナーサイズを選択するのにも役立ちます。
構造分析（FEA）：カビ構造が、変形せずにクランプおよび噴射力を処理できるようにします。
早期シミュレーションにより、時間を節約し、コストを削減し、1ショットで質の高いパーツを取得する可能性が高まります。
完全生産の前にプロトタイプをテストします
成形用のテスト金型を作成したり、3Dプリントなどの迅速なプロトタイピングを使用したりすることで、高価なスチールツールに投資する前に設計を確保できます。
プロトタイピングの利点
部品が適切にフィットし、動作することを保証します。
反りや不十分な流れなどの問題を早期に特定します。
利害関係者が設計をレビューおよび承認できるようにします。
検証後にプロトタイプから生産型に移動するのは簡単でリスクが低くなります。
保守性のための設計
最高の設計金型には、メンテナンスも必要です。 最初にそれを計画している場合、ダウンタイムを最小限に抑え、金型のサービス寿命を延長します。
メンテナンスに優しい機能
モジュラーインサート：これらは、摩耗した領域の交換を、金型全体を削ることなく簡単にします。
携帯材料：継続的な摩擦にさらされるスライドやリフターなどの場所に適用されます。
検査アクセス：ポートやアクセスホールなどの金型機能は、クリーニングと視覚的なチェックに役立ちます。
アライメントシステム：ダボとガイドピンは、アセンブリ中にすべてが正しく並んでいることを確認します。
CADファイル、図面、メンテナンス手順などの明確なドキュメントは、金型技術者が修理を迅速に処理するのにも役立ちます。
結論
プラスチック射出金型の設計は、技術者のためだけの仕事ではありません – これは、材料科学、工学、実務経験の慎重な研究です。 プラスチックがどのように流れているか、部分がどのように冷却され、排出されているかを通して、結果に影響を与えます。
適切に完了すると、良好な成形により、高品質の部品が生成され、廃棄物が少なくなり、長期的に節約しながらサイクルが短くなります。 議論された重要な側面、つまり材料の選択、金型の種類、冷却、排出を知ることで、信頼できるパフォーマンスと一貫した結果を提供できる金型を設計できます。
