射出成形金型

射出成形金型 は、今日、さまざまなプラスチック部品の製造において、最も重要な側面のひとつである。これ以外にも、市場にはいくつかの用途がある。これらの製品は、自動車部品から家庭用器具など多岐にわたります。この記事では、射出成形ツールのより詳細な分析を提供するのに役立ちます。異なるカテゴリー、現在市場に出回っているもの、主要メーカーに焦点を当てます。

射出成形金型とは？

射出成形金型 は、射出成形工程で使用される機器や工具と定義することができる。そのため、溶融プラスチックを完成部品に成形するのに役立ちます。その上、この工程は複雑なプラスチック製品を大量生産する上で非常に重要であり、高い精度と効率を提供する。これには、様々な部品設計を用いてプラスチックを成形することも含まれる。さらに、射出成形金型のセットアップは、金型ベース、コア、冷却チャンネル、キャビティプレートで構成されています。そのため、このセットアップ全体が、溶融プラスチックが正確に成形され、冷却されて金型から排出されることを保証する。

射出成形金型はどのように作られるのか？完全なプロセス

ここでは、射出成形ツールがどのように形成されるかについて、適切で詳細なプロセスを説明する。

1.設計段階

●       コンセプト・デザイン： それは、エンジニアとデザイナーが製品仕様に従って金型の概念設計を行うことから始まる。これらの仕様には、部品形状、流動媒体、冷却媒体などがあります。

●       CADモデリング：そして CADツールは、製造しなければならない金型の正確な3Dモデルを構築するために使用されます。主な構成要素には、部品のレイアウト、抜き勾配、ゲート、冷却システムなどがあります。

●       デザイン・レビュー それが完了しレビューされると、機能的要件と製造要件を満たしていることを保証するために再度チェックされる。つまり、金型内で金属がどのように流れるか、金型がどのように冷却されるか、あるいは部品がどこでどのように排出されるかの予測で構成されることがある。

2. プロトタイピング

ここで、試作金型は多くの場合、安価な材料であるアルミニウムを使って作られる。このプロトタイプ金型は一般的に、デザインをテストし、金型の機能を確認するために使用されます。そのため、このステップは通常、潜在的な問題を特定し、最終生産前に調整を行うのに役立ちます。

 3.金型製造

●       素材の選択： 設計とその仕様が確定したら、次のステップは適切な工具材料を選択することです。一般的な材料には、工具鋼（P20、H13など）、ステンレス鋼、アルミニウムなどがあります。これらの選択は、生産量、部品の複雑さ、コストの考慮などの要因によって異なります。

●       機械加工： その後、CNC機械加工工程を使用して、選択された材料から成形部品を切断し、成形する。これらの工程は通常、フライス加工、ドリル加工、精密研削加工である。そのため、必要な寸法と表面仕上げを達成することができる。

●       熱処理：その後 一部の工具材料は、熱処理工程、すなわち焼き入れと焼き戻しを通過します。これらは、硬度や靭性などの機械的特性を最適化するのに役立ちます。

4.組立

●       金型ベース： 製造直後は、金型ベースやキャビティなどが組み立てられる。そのため、インサートやスライド、部品の突き出しや冷却を行うために必要な機構などが主に含まれる。

●       フィッティングとアライメント：  ここで、部品は注意深くはめ込まれ、整列される。そのため、射出成形中に正確な作業を行うことができるのです。

5.表面処理

ここでは、金型の重要な表面、すなわちキャビティとコアが表面仕上げ工程を通過する。そのため、必要な滑らかさと質感を得ることができる。そのため、研磨、放電加工（EDM）、テクスチャリング加工などが行われます。これらはすべて、成形部品に特定の表面特性を付与するのに役立ちます。

6.テストとバリデーション

●       試運転： 金型が完全に準備されると、試運転が行われる。これは、目標とする射出成形機と材料を用いて、生産条件下で行われる。この段階で、金型の機能性、部品の品質、性能を証明します。

●       調整：カビやサーフェスに問題がある場合、必要な調整を行う。 冷却システム、ゲーティングシステム、排出システムに調整を加えることができます。そのため、部品の品質とサイクルタイムを最適化することができます。

射出成形金型の種類

射出成形用工具の種類を見てみよう。

1.単一キャビティ金型

シングルキャビティ金型は、一度に1つの部品をワンショットで成形することができます。これらの金型は、短納期生産や試作部品の生産が必要な場合に使用されます。 シングルキャビティ金型は、その基本的な構造上、マルチキャビティ金型に比べて比較的安価で製造が容易である。 それでも、1回のサイクルで部品を作るのは1回だけなので、動作はゆっくりです。通常、厳しい公差が必要な場合や、複数個取り金型では作成が困難な指定がある場合に使用されます。

2.マルチキャビティ金型

マルチキャビティ金型は、同じ金型内に複数のキャビティがあり、射出サイクルごとにさまざまな同一部品を提供する。そのため、生産効率を高めることができ、またマルチキャビティ金型は大量生産に適している。これに加えて、これらの金型は、単一キャビティ金型と比較して、製造および設計がより複雑で高価である。しかし、生産量を増やし、部品当たりのコストを削減するのに役立つ。そのため、大量生産のシナリオに関しては、初期投資を正当化することができる。

3.家族型

ファミリーモールドは複数のキャビティを形成し、1サイクルで様々な部品を同時に生産する。これは、金型の各キャビティが部品を成形することを意味し、多数の部品が一度に必要とされることが最も多い組立環境には理想的かもしれません。ファミリーモールドは、特定のグループに属する部品の成形によく使用される。なぜなら、このグループのメンバーの同時成形を可能にし、時間を短縮できるからである。しかし、金型内のすべてのキャビティへの充填と冷却の時間という点では、非常にうまく設計されていなければならない。この条件は、単一キャビティや複数キャビティの金型よりも、生産と維持が難しくなる可能性がある。

4.ツーショット金型

ツーショット金型やマルチマテリアル金型、マルチカラー金型では、1回の成形で2つの異なる素材や色を成形することができます。この技法は、さまざまな色や素材を組み込む必要がある歯車のような多くの場合に最適です。そのため、ハンドルや多色の部分を持つ部品を作ることができる。このプロセスでは、2つの別々の射出サイクルが必要である：最初に材料を射出し、それを部分的に冷却する。次に、最初の材料の上または周囲に材料を注入する。パーツの機能と外観は、2ショット成形法によって向上させることができる。しかし、この工程では、専用の設備と金型の正確な設計が要求される。

5.ホットランナー金型

これらの金型は加熱システムを使用しているため、プラスチックがランナーシステムを通って金型キャビティに流れる際、溶融状態を保つことができる。 アズキャストコピーのこのアプローチは、もはや固定を解除し、リサイクルされるランナーが存在しないため、プラスチックスクラップの大きさを減少させる。ホットランナーシステムは、サイクルタイムを短縮し、溶融プラスチックの連続性を維持することで表面仕上げの不良を改善し、部品の品質を向上させることができます。コールド・ランナー・システムは、ホット・ランナー金型よりも設計しやすいが、後者は設計と製造の両方で比較的高価であり、メンテナンスにも費用がかかる。

6.コールドランナー金型

コールドランナー金型には、キャビティに入る前にプラスチック溶融物が流れる溝がある。対照的に、コールド・ランナー・システムは、ランナー・ブロックが部品と一緒に固化するため、取り外して頻繁にリサイクルまたは廃棄する必要があります。これらの金型は一般に、ホットランナー金型よりも簡単で安価である。そのため、広く使用するのに適している。しかし、固化したランナーを再溶解して取り扱う必要があるため、スクラップが多くなり、サイクルタイムが長くなる可能性がある。

射出成形金型に関連するさまざまな主要パラメータと値

以下は、一般的に関連する主要なパラメータと値である。 射出成形金型.

射出成形金型の利点とは？

●       高効率： しかし、一旦金型が設計・製作されれば、材料を金型に注入する実際の工程は非常に効率的であり、その結果、短いスパンで多くの部品を作ることができる。

●       一貫性と精度： 射出成形はまた、正確で均一な離型が可能であるため、同じ部品を大量に生産する場合でも同様の公差が得られる。

●       複雑な幾何学： このプロセスによって、デザイナーは部品に多面的で精巧なデザインを施すことができる。他の技術では不可能なことだ。

●       金型、品種： 熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマー、そしてエラストマーの両方が、ほとんどの材料として好まれる。なぜなら、これらは選択において柔軟性を発揮するからである。

●       無駄が少ない： 射出成形は、主にホットランナーシステムにより、今日環境に優しい。その上、材料の無駄がありません。

●       強度と耐久性： 射出材料にフィラーを組み込むことで、部品の強度と耐久性を向上させることができる。

●       オートメーション： 射出成形は高度な自動化を伴うことがあり、これは人件費の削減と生産性の向上に影響する傾向がある。

射出成形金型の欠点は何ですか？

射出成形金型の欠点と限界をいくつか挙げてみよう。

●       高い初期金型費用： 金型の作成と開発には、設計が複雑なため多くのコストがかかり、しばしば非常に高いコストにつながる。

●       長いリードタイム： デザインから生産まで、長い時間がかかるかもしれない。

●       設計上の制限： 金型を変えるのはコストがかかるし、時にはまったく新しい金型を用意しなければならないこともある。 

●       マシンには制約がある： 射出成形の場合、すべての材料を使用することは不可能であり、使用する材料の種類が絞られる。

●       部品サイズの制限： 生産は金型と機械の大きさに制約され、大きな部品は難しい。

●       複合施設のメンテナンス： 一方、金型は生産性と耐久性を保証するために定期的なメンテナンスが必要だ。

●       品質管理の課題： 特に現在の世界市場では生産数が多いため、維持するのは難しいかもしれない。 

●       環境への影響： 製造工程として、射出成形はプラスチックを生産するため、プラスチック廃棄物が発生し、廃棄物処理対策が必要となる。 

結論

結論として、射出成形ツールは現代の製造業において非常に重要な位置を占めている。プラスチック部品の生産において汎用性と効率性を提供する。そのため、さまざまな種類のツールや、適切なメーカーを選択するための要因を理解することが非常に重要です。これに加えて、品質と精度、顧客サポート、コスト、納期も、メーカーを選ぶ際に非常に重要な考慮事項です。さらに、この射出成形の分野は絶えず進化しており、製造業務における最適なパフォーマンスと持続可能性を実現しています。

よくある質問

Q1.射出成形金型の製作期間はどのくらいですか？

リードタイムは、製品の製造にかかる時間である。そのため、設計の複雑さによっては数週間から数ヶ月かかることもある。このほか、時間の経過とともに変化することもあります。

Q2.金型メーカーを選ぶ際に考慮すべき点は何ですか？

この要素とは、経験、品質、顧客サービス、価格、時間、特定の素材を加工する能力などである。これに加えて、複雑な部品も考慮に入れる必要がある。

Q3.射出成形の金型でよくある問題は何ですか？

このような問題には、部品の欠陥、すなわち反りやヒケ、品質のばらつき、射出要因の厳格な制御を要求するローカライゼーションなどがある。