高精度プラスチック金型製作の3つの必須ポイント

プラスチック金型の機能とプラスチック製品成形の特殊性に基づき、金型製作時に注意すべき事項を紹介します。

プラスチック金型の機能は二つあります：可塑化されたプラスチックに所望の形状・品質を与えること、および冷却・射出してプラスチック部品を取り出すこと。金型が最終プラスチック部品の特性、形状、寸法、精度を決定します。したがって、先進的で合理的な射出金型構造設計こそが、品質要求達成、製品品質安定、最高の経済効果実現の鍵となります。

3つの金型設計原則

プラスチック金型設計を成功させるには、以下の原則を押さえる必要があります：

1. パーティング面（分型面）の合理的選定

製品とゲートシステム凝固物を金型から取り出すため、金型にはパーティング面が必要です。パーティング面は金型構造を決定する重要因子です。パーティング面設定は金型構造と製造プロセスを決め、溶融樹脂流動とプラスチック部品脱型に影響します。パーティング面選定の一般原則は、プラスチック部品品質確保、金型構造簡素化、脱型容易化です。選定時は以下を考慮：

1. 目立つ位置に配置せず、形状に影響させない。パーティング面は必ずプラスチック部品に跡を残します。製品の滑らかな外観面への配置は避けるべき。
2. アンダーカット（逆テーパ）を形成しない。すなわち、パーティング面選定は脱型に有利で、サイドコア引き機構を極力回避すべき。このため、パーティング面はプラスチック部品の最大寸法位置に選定。図1参照。ホース継手は両端にアンダーカット部があるため、「垂直分型ライン」を採用。
3. 加工しやすい位置に配置。図2のように、歯ブラシハンドルの分型ラインは製品最大幅面にあり、成形品が容易に脱型可能。または金型合わせ線を形状曲線と一致させ加工容易に。図3(a)の分型ラインは段差形状で、金型製作と成形品加工が困難。図3(b)は直線・曲面で加工容易。図4は電気アイロンの分型ライン。

以上の分析から、パーティング面設計はプラスチック部品の使用要件、性能、射出成形機技術パラメータ、金型加工に基づくべきことがわかります。

2. ドラフト角（脱型勾配）の合理的設定

製品とゲートシステム凝固物を金型から取り出すため、金型にはパーティング面が必要です。パーティング面は金型構造を決定する重要因子です。パーティング面設定は金型構造と製造プロセスを決め、溶融樹脂流動とプラスチック部品脱型に影響します。パーティング面選定の一般原則は、プラスチック部品品質確保、金型構造簡素化、脱型容易化です。選定時は以下を考慮：

• グリッドサイズ

ドラフト角はグリッドタイプ、サイズ、グリッド部分全体面積により変化。グリッドピッチ（P）が4mm未満ならドラフト角は約1/10；グリッドセグメントサイズ（C）が大きければドラフト角を増やす；グリッド高さが8mm超ならドラフト角を増やす。グリッドセグメントサイズ（C）が大きい場合、可動側金型キャビティ内に高さ1/2H未満のグリッドを設ける。

3. 肉厚の均一化

プラスチック部品の肉厚は重要な構造要素で、使用要件とプロセス要件で決まり、プロセスに大きく影響します。したがって、プラスチック部品肉厚の合理的選定は極めて重要です。

プロセス面から：肉厚が薄すぎるとキャビティ内でのプラスチック流動抵抗が大、成形困難、特に複雑形状・大型部品では充填不良や射出圧力上昇を招く。肉厚が厚すぎるとコスト増、冷却時間延長、成形サイクル長期化、生産効率低下、収縮孔・気泡等欠陥発生しやすい。肉厚はあらゆる場所で均一であるべきですが、プラスチック部品構造上、または成形時に肉厚変更が避けられない場合、経済的理由で適切に調整する必要があります。肉厚決定時は以下を考慮必須：

• 構造強度
• 脱型強度
• 衝撃効果を均等分散
• 埋め込み金属部品の割れ防止（成形材料と金属の熱膨張係数差により収縮時にクラック発生しやすい）
• 構造による流動阻害と充填不足防止。各成形材料における充填可能距離（L）に対する肉厚（t）値を表1にまとめ。肉厚選定はプラスチック種類と成形部品サイズに依存。熱硬化性プラスチック小型部品で1.5〜2.5mm、大型で3.2〜8mm、流動性悪い材料は大きめの値だが一般に13mm超えない。熱可塑性プラスチックは流動性良く薄肉成形容易、通常1〜4mm、最薄0.25mmまで可能。

中国No.1プラスチック金型メーカー──JTR

JTRは幅広いCNC加工サービスのプロフェッショナルであり、金型製作ではさらにプロフェッショナルです。数十年の経験を持ち、顧客は多国籍にわたります。JTRでは、設計チームから無料の金型設計アドバイスを受けられます。どうぞお気軽にご相談ください。