高精度部品用プラスチック射出成形金型の設計における重要な考慮事項
高精度部品用のプラスチック射出成形金型を設計するには、材料の挙動、金型構造、プロセスパラメータを深く理解する必要があります。 適切に設計された金型は、寸法精度、再現性、長い工具寿命を保証します。これらはすべて、高品質のプラスチック部品の製造に不可欠です。
材料の選択と金型設計への影響
熱可塑性プラスチックは、射出成形時にそれぞれ異なる挙動を示します。 たとえば、ABS、ポリカーボネート (PC)、ポリプロピレン (PP) などの材料はそれぞれ独自の流動特性、収縮率、熱特性を持っています。 金型設計時にこれらの要素を正確に考慮すると、反り、ヒケ、不完全な充填などの欠陥を回避するのに役立ちます。
設計者は、部品の材質と生産量に基づいて、金型に適した鋼種を選択する必要があります。 大量生産の金型では摩耗に耐えるため、H13 や P20 などの硬い鋼が一般的に使用されますが、試作品や少量生産の場合は、機械加工性に優れたアルミニウムが選択されることがあります。
金型キャビティとコアの設計
希望する最終部品形状を実現するために、金型キャビティ (メス部品) とコア (オス部品) は正確な形状で設計する必要があります。 ドラフト角度、半径、アンダーカットなどの特徴は重要です：
ドラフト角度: 成形部品を損傷することなく簡単に取り出せるように、わずかにテーパーを付けます。 通常1-3° 材質により異なります。
フィレットと半径: 応力の集中を軽減し、材料の流れを改善します。
アンダーカット: サイドアクションやリフターなどの追加のメカニズムが必要になり、複雑さが増しますが、複雑な部品形状が可能になります。
ゲートの種類と場所
ゲートは、溶融プラスチックが金型キャビティに入る場所です。 適切なゲート タイプと位置を選択すると、充填バランス、サイクル時間、部品の美観に影響します。 一般的なゲートの種類には以下が含まれます：
エッジ ゲート: 機械加工が容易で、よく使用されますが、ゲート跡が目立つ場合があります。
サブマリン ゲート: 排出時に自動的にトリミングされ、後処理が削減されます。
ピンポイント ゲートまたはホット チップ ゲート: 均一な充填を保証するマルチキャビティ金型用。
ゲートの位置は、ウェルド ライン、エア トラップ、応力集中を最小限に抑えるように選択されます。
冷却チャネル設計
サイクルタイムと部品の品質を制御するには、効果的な冷却システムの設計が不可欠です。 熱を効率的かつ均一に除去するには、冷却チャネルを金型キャビティの壁の近くに配置する必要があります。
一般的な設計手法としては、：
複雑な部品形状に沿うようにコンフォーマル冷却チャネル（積層造形によって作成）を使用します。
冷却回路内の流量をバランスさせてホットスポットを防止します。
熱伝達を最大化するために適切な直径と間隔でチャネルを設計します。
換気システム
通気孔により、注入中に閉じ込められた空気が排出されます。 適切な換気により、閉じ込められたガスによって発生する焼け跡、ショートショット、その他の欠陥を防ぐことができます。 ベント溝は通常、最後の充填ポイントまたはパーティング ラインの近くに配置され、深さは 0 です。02–0.05ミリ。
排出システム
排出システムは冷却された部品を金型から取り出します。 一般的な機構としては、エジェクタピン、スリーブ、ストリッパプレートなどがあります。 設計では、繊細な部品の損傷を避け、一貫した排出力の分散を可能にする必要があります。
モールドフロー解析
金型の設計を最終決定する前に、エンジニアは金型フローシミュレーション ソフトウェアを使用して、溶融プラスチックがキャビティをどのように充填するかを予測します。 この解析により、ウェルド ライン、エア トラップ、充填の不均一性などの潜在的な問題が明らかになり、コストのかかるツールの作成を開始する前に設計を修正できるようになります。
許容差と表面仕上げ
高精度部品には厳しい寸法公差が求められ、多くの場合 ±0.05mm以下。 金型メーカーは、精密な機械加工、高品質の材料、制御されたプロセスパラメータを通じてこれを実現します。 表面仕上げの要件によって、金型の研磨レベルも決まり、粗仕上げ（構造部品用）から鏡面仕上げ（装飾用途用）までの範囲となります。
