射出成形におけるアンダーカットの設計:専門家のヒントとベスト プラクティス

部品に損傷を与えないアンダーカットを設計する方法を知りたいですか?アンダーカットを使用した DFM のヒントとテクニック、アンダーカットが必要になる場合の例などを記載した記事をご覧ください。射出成形部品のアンダーカットは、設計者や製造業者に多くの課題をもたらします。この記事では、アンダーカットの定義、その目的、用途、およびアンダーカットを使用してパーツを設計するためのヒントについて見ていきます。

アンダーカットとは何ですか?

アンダーカットとは、金型からの取り出し (脱型) を妨げたり、困難にしたりする部品上の凹み (凹面または窪んだ領域) または凸部 (外側に伸びた領域または隆起した領域) です。  

アンダーカットの目的は何ですか?

一般に、設計者や製造者はアンダーカットをできる限り最小限に抑えるよう努めます。 ただし、一部の部品は機能するためにアンダーカットが必要です。アンダーカットが必要となる可能性のあるアプリケーションをいくつか見てみましょう。

• ネジ付きパーツ アンダーカットを使用してねじ山のあるパーツを作成できるため、クロージャ、キャップ、コネクタなどのねじ込み式またはツイストオン式の固定機構をパーツに組み込むことができます。

• 連動コンポーネント 。アンダーカットを使用すると、パーツを非常に正確に適合させるための連動機能を備えたパーツを設計できます。ここでの良い例は、ツールのハンドルとツールのヘッドが連動して安定し、位置が揃っていることを保証するツールの設計です。

• それが密閉機構。 食品包装や医療機器など、漏れ防止や気密性が求められる射出成形部品に効果的なシールを作成したい場合は、おそらくアンダーカットを使用する必要があります。

• それはクリップと留め具。 クリップや留め具が付いている部品、特にフックやタブの形の部品は、 多くの場合 フィーチャーのアンダーカット。

• ハンドルは成型品。 人間工学に基づいたグリップを備えたハンドルは、多くの場合、アンダーカットを備えて設計されています。 

射出成形用のアンダーカットを設計する方法

 アンダーカットが必要であることがわかっている部品を作成する場合は、次の 1 つ以上の機能をその設計に追加することを検討してください。これらにより、アンダーカットの追加の動きやクリアランスが可能になり、型から外すときにパーツが損傷しないようにすることができます。

• サイドアクションコア。 サイドアクションコアは、金型が閉じるときにスライドして挿入され、金型が開く前にスライドして出てくるインサートです。ただし、効果を発揮するには、サイド アクション コアが金型の開口方向に対して垂直に移動する必要があるため、部品の設計に問題が生じる可能性があります。

• リフターです。 リフターを備えた部品を設計することも、アンダーカットを効果的に使用するもう 1 つの方法です。リフターは、金型から部品を取り出す際に、部品の特定のフィーチャを持ち上げたり移動させたりします。サイド アクション コアと同様に、金型の開く方向に対して垂直に移動する必要があります。

• ネジを緩める機構。 ペットボトルのボトルキャップのように、回転するネジ付きコンポーネントは、アンダーカットのある部品を金型から簡単に取り外すのに役立ちます。

• 抜き勾配角度。  部品を金型から簡単に取り出せるように、部品には十分な抜き勾配が必要です。抜き勾配角度は、射出成形部品の垂直壁に適用されるテーパ角度です。一般に、パーツの抜き勾配はキャビティ深さ 1 インチ (2.2 cm) ごとに 1 度にする必要があります。

• パーティング ラインの配置 金型のパーティング ラインをパーツ フィーチャーと交差するように移動すると、アンダーカットに簡単に対処できます。このソリューションは、外面にアンダーカットのある多くの設計に適しています。それに応じてドラフト角度を調整することを忘れないでください。

• カム スライド カム スライドをパーツの設計に統合すると、制御された横方向の方法でパーツを取り出すことができます。

• それはバンオフ。 バンオフはシャツのスナップのように機能します。これらは、アンダーカットのあるパーツに組み込むと非常にうまく機能する傾向がありますが、使用する材料は、取り出し中に金型上で変形するのに十分な柔軟性を備えている必要があります。

• インサートは手差し式。 手動挿入インサートはまさにそのようなもので、部品が射出成形される前に、機械加工されたコンポーネントが手作業で金型に配置されます。これらのコンポーネントは、プラスチックが金型の特定の領域に流入するのを防ぎ、射出成形プロセス後に手作業で取り除かれます。

アンダーカット設計の課題

以下は、射出成形用のアンダーカットのある部品を設計する際に、お客様がよく直面するいくつかの課題です。それぞれに対する簡単な解決策も提供しました。

• 複雑なパーツです。 部品が複雑になればなるほど、効果的なアンダーカットを設計することが難しくなります。これを念頭に置き、特にアンダーカットが必要になると思われる場合は、DFM テクニックを使用してパーツをできるだけシンプルに設計してください。

• それはパーツの剛性。 使用する材料が硬ければ硬いほど、金型から取り出すのが難しくなります。これは常に可能であるとは限りませんが、アンダーカットのあるパーツを設計する場合は、TPE や TPU などの高度な柔軟性と弾性を備えた素材を考慮してください。

• 部品の組み立て。 アンダーカットのある部品は、特にコンポーネントを正確に組み合わせる必要がある場合、組み立てに問題が生じる可能性があります。必ずこのことを念頭に置いて部品を設計し、嵌合機能や組み立て補助具を使用し、完全な製造を開始する前に適合テストを実施してください。

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さらに詳しく知りたい場合は、射出成形にかかるコストの内訳、金型用部品の設計方法、一般的な製造欠陥を回避するためのヒントもご覧ください。

よくある質問

アンダーカットが難しいのはなぜですか?

アンダーカットのある部品は、アンダーカットのない部品よりも形状が複雑になるため、金型の設計、脱型、部品の製造が複雑になる傾向があります。

アンダーカットにはどのような材質でも使用できますか?

理想的には、TPE や TPU などの柔軟で弾性のある素材がアンダーカットに適しています。

部品の剛性は金型の突き出しに影響しますか?

はい、より硬い材料は、柔軟または弾性特性を持つ材料よりも、排出中により多くの課題を引き起こします。

アンダーカットのある部品に対する工具の複雑さの影響は何ですか?

金型が複雑になればなるほど、作成と維持のコストが高くなります。製造パートナーと協力して、お客様の部品に最適なソリューションを見つけてください。

アンダーカットは部品の組み立てに影響しますか?

アンダーカットが複雑になると、部品の組み立てが複雑になる可能性がありますので、必ず考慮して設計してください。

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