MID Mold のエンジニアはお客様と協力して、最も堅牢なプラスチック射出成形製品の開発と設計を行っています。可能な限り最高の製品を開発するには、次の 4 つの主要な要素があります。
このガイドのセクション 1 は、お客様が適切なプラスチック部品設計の要素を支援するための基本ツールとして開発されました。これらの分野のヘルプについては、他のセクションを参照してください。
パーティング ラインの位置は部品の形状と機能によって異なります (図 1 を参照)。パーティング ラインは、2 つの射出成形金型の半分 (A 側と B 側) が交わる場所です。また、これは、スライド機構が金型半体の 1 つで停止する場所と接触する可能性がある場所でもあります。パーティング ラインは常に表示されますが、その位置、抜き勾配、および部品の形状によって最小限に抑えることができます。
図1
プラスチック部品を設計するときは、プラスチックが液体として金型に入る間に急速に冷却され、キャビティの形状に固化することに留意してください。 「ストレートプル」を使用して成形できる部品を設計することが、射出成形金型のコストを抑える鍵となります。ストレートプル型は、2 つの半分 (A 側と B 側) が互いに分離するときに、プル方向のプラスチックの経路を妨げる金属がないように設計されています。これは、スナップのディテールや側面の穴などのアンダーカットがある場合を意味します。部品が冷却されると、アンダーカットが緩和されない限り、部品は金型から取り出されなくなります。これは、射出成形金型のスライドとリフターを使用して行われます。スライドは機械式または油圧式のいずれかであり、金型に追加するには高価な機能です。通常、リフターは小型で、常に機械式です。 (図2参照)
図2
部品を金型から適切に取り出すには、金型の移動方向のすべての部品に抜き勾配が必要です。抜き勾配は射出成形金型から部品を取り出すために不可欠です。推奨される標準抜き勾配は 1 度です。リブに1/2度。 (図3参照)
図3
スナップ機能を収容するなどの開口部が必要で、コアプルを使用せずに開口部を形成する場合、最小 5 度が必要です。角度が必要です。これは「キスオフ」と呼ばれ、コアとキャビティが接触する場所です (図 4 を参照)。
図4
プラスチック部品を設計する際のもう 1 つの重要なルールは、均一な肉厚を利用し、設計が許す限り薄い壁部分を利用することです。均一な壁は射出成形金型内での材料の流れを促進し、応力や収縮差による成形時のヒケのリスクを軽減します。さらに、壁の断面が最小限に抑えられ、一貫性がある場合に、コスト削減が最も高くなります。その理由は、壁が薄いと部品の冷却が速くなり、サイクル時間が短くなり、1 時間あたりの部品数が増えることを意味します。平均して、射出成形部品の壁の厚さは 0.060 インチから 0.180 インチである必要がありますが、部品は 0.020 インチの薄さから 1.50 インチの厚さの壁で成形できます。部品上の厚い部分も、ヒケ、気泡、変色などの外観上の問題を引き起こす可能性があります。
部品も均一な肉厚で設計する必要があります。これにより、金型キャビティへの充填が制限なく容易になります。さらに、壁が均一でない場合は、薄い部分が最初に冷却され、次に厚い部分が冷えて収縮するにつれて、2 つの部分の間の境界付近に応力が発生します。薄い部分はすでに固化しているため、折れることはありません。厚い部分が降伏すると、反りやねじれが発生し、ひどい場合は亀裂が発生します。不均一な壁の場合、厚さの変化は公称壁の 20% を超えてはならず (図 5 を参照)、徐々に変化する必要があります。
図5
コアリングは、均一性を維持するために厚い領域からプラスチックを除去する方法です。
均一な壁厚を維持するために、コーナーは常に壁厚の 50% の最小フィレット半径と壁厚の 150% の外半径で設計する必要があります (図 6 を参照)。
図6
通常、ボスはプラスチック部品として設計されており、ねじ付きインサート、ガイドピン、またはセルフタッピングねじを取り付けることができます。可能であれば、スタンドアロンのボスは避けてください。構造の安定性を確保するために、ボスはリブまたはガセットを使用して壁またはリブに取り付ける必要があります。
ボスの外径は、ネジまたはインサートの直径の 2.5 倍が理想的です。壁の 60% を超える底面を持つ厚肉ボスにはヒケが発生します。この状態を克服するために、ネジ直径の 2 倍以下の薄肉ボスに複数のリブを設けることができます (図 7 を参照)。ボスは、ほとんどの場合ヒケが見られるか、少なくとも化粧表面に「ゴースト」を引き起こすため、研磨表面を持つ部品では完全に避けるべきです。
ボスを安定させるために使用されるリブの基部の厚さは、隣接する壁の厚さの 60% を超えてはなりません。ボスの内径と外径は 1/2 度である必要があります。側面ごとのドラフト。
厚い部分を避け、ヒケをなくしやすくするために、ボスはコーナーから隔離する必要があります。
図7
剛性と強度を高めるために、ガセットやリブを使用する必要があります。リブは、部品を埋めるためにも使用できます。主に構造的な部分であり、表面的な部分ではない部品では、リブのベースの厚さ (t) が隣接する壁の厚さ (T) の最大 80% になることがあります。ただし、ヒケが問題となる外観部品の場合、外面がテクスチャー加工されている場合はリブの厚さ (t) が隣接する壁の厚さ (T) の 60% を超えてはならず、外面が高度に研磨されている場合は 30% を超えてはなりません。
強度を最大限に高めるには、リブの高さは壁の厚さ (T) の少なくとも 3 倍にする必要があります。ドラフトは 1/2 度である必要があります。片側の公称値。リブの根元のフィレットは最小 0.030 インチでなければなりません。
成形時の応力や冷却の問題を軽減するために、複数のリブを肉厚の少なくとも 2 倍離して配置する必要があります (図 8 を参照)。
図8
プラスチック部品の設計では、鋭い角は避けてください。これらは、部品の破損、応力集中、流動パターンの不良、射出成形金型の摩耗増加の主な原因です (図 9 を参照)。部品設計で許容される最大値までの内側および外側のコーナーの半径を指定します。
図9
収縮は、部品の製造に使用されるポリマーの特性です。成形品は、成形後最大 24 時間でサイズが縮小し、部品の形状に影響を与えます。金型の設計と構築に使用する適切な収縮量を決定することは、芸術であると同時に科学でもあります。すべてのポリマーには固有の収縮率があり、これを 3D パーツ モデルに適用する必要があります。残念ながら、収縮率の情報はポリマーのベンダーから常に提供されるわけではありません。場合によっては、それが提供される場合、通常、その範囲は広範囲になります。適切な収縮率を選択するには慎重に検討する必要があり、射出成形金型を設計する前にポリマーのグレードを選択する必要があります。優れたプラスチックエンジニアは、製品とポリマーに最適な収縮の決定を下すのに役立つ経験を持っています。
材料の収縮は部品や金型の設計によって異なります。厚い壁は薄い壁よりも収縮し、部品の厚さまたは形状の変化により収縮差や反りが生じます。特に繊維充填ポリマーを使用する場合、流れの方向も収縮に影響します。
収縮はプロセス条件にも影響されます。キャビティの圧力が上昇すると、通常、収縮は減少します。金型と樹脂の温度も収縮に大きく影響します。金型が冷たいと収縮が減少しますが、溶融温度が高いと収縮が増加します。
ゲート方式にはいくつかの異なるタイプがあります。ゲートの設計とタイプは、部品の設計、材料の選択、最終製品の外観および寸法の要件によって異なります。 (図 10 を参照) ゲートは部品をランナー システムに接続するものであり、部品設計者にとっては必要悪です。ゲートの設計と位置は、部品の形状、金型の設計、およびポリマーの選択によって異なります。
図10
ベントは、成形プロセス中にガスを逃がすために射出成形金型に設計された領域です。適切なベントが行われていないと、過剰な射出圧力、ショートショット、バーンマーク、ヒケ、スプレーが発生します。金型の通気にはさまざまな方法がありますが、通常はパーティング ラインに多数の浅い溝を機械加工することによって行われます。ゲートのサイズは材料の選択によって異なります。金型の通気を行うその他の方法には、エジェクター ピン、通気ピン、ランナーがあります。エジェクターピンに通気口を切り込み、キャビティが満たされるときにガスを逃がすことができます。充填中に金型からガスを除去するためにベントが必要な場合、またはパーティング ラインのみのベントでは不十分な場合、ベント ピンは部品の形状内に配置されます。
ウェルド ラインとも呼ばれるニット ラインは、成形品内の 2 つ以上のフロー フロントが合流する領域です。この領域は通常、部品の他の領域よりも強度が低くなります。 (図 11 を参照) 部品の設計では、考えられるニット ラインの位置を考慮し、応力の高い領域からニット ラインを遠ざけるようにする必要があります。ニット ラインは通常、部品やボスに穴を形成するピンなど、公称流路の邪魔になる穴や障害物の反対側に形成されます。モールド フロー ソフトウェアを使用すると、キャビティへのプラスチックの充填をシミュレーションし、外観や機械的性能の問題を引き起こす可能性のある領域を特定するのに役立ちます。
図11
