射出成形設計を量産対応に：包括的チェックリスト

射出成形は、低単価で同一パーツの大量生産を可能にします。プロセスは、加圧ノズルを通じて溶融材料を耐久性のある金属金型に射出し、材料が固化したらパーツを射出し、繰り返すことです。ペットボトル、プラスチックおもちゃ、電子機器ハウジングなど、幅広い日用品が射出成形で作られています。熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂が射出成形で最も一般的な材料ですが、金属も射出成形可能です。

射出成形でパーツを作る際、最終製品の品質と機能性に影響する多くの変数を考慮する必要があります。射出成形パーツが失敗する方法は数多くあります（フローライン、ヒケ、反りなど）が、いくつかの主要な設計原則に従うことでほとんどの問題を回避できます。

Fast Radiusでは、毎日お客様の射出成形パーツに取り組んでいます。エンジニアは多くの場合、効果的に製造する前に調整が必要な優れたパーツ設計を持ち込まれます。当社の製造向け設計（DFM）エキスパートは数千のパーツ設計を評価・調整し、最も一般的に見られる問題を特定・まとめました。これらの一般的なエラーを設計で修正することは、コストのかかるミスを防ぎ、設計リビジョンの多くの時間を節約できます。

パーツ設計を射出成形に提出する前に、この設計ルールリストでチェックしてください：

適切な抜き勾配を使用する

1.5〜2度の抜き勾配が、ほとんどのパーツにとって通常安全な最小値です。

抜き勾配とは、引き抜き方向に沿った射出成形パーツ表面に追加される緩やかなテーパーを指し、パーツが摩擦や吸引による損傷なしに金型から取り出せるようにします。

パーツに必要な抜き勾配は、肉厚、パーツ材料の収縮率、引き抜き深さ、後工程で表面仕上げやテクスチャリングが必要かどうかなど、いくつかの要因に依存します。平均的な抜き勾配はパーツ深さ1インチ追加ごとに1度増やすべきですが、1.5〜2度の抜き勾配がほとんどのパーツにとって通常安全な最小値です。

可能な限り均一な肉厚を維持する

可能であれば、射出成形コンポーネントはパーツ全体で均一な肉厚を持つべきです。肉厚の変動は、射出材料が異なる速度で冷却される原因となり、ヒケ、ボイド、反りを引き起こす可能性があります。

一般的に、1.2mm〜3mmの肉厚が理想的です（材料による多少の変動は予想されます）。肉厚はほぼ常に5mm以下に保つべきです。より厚い壁は生産サイクルタイムを増加させ、パーツの機械的特性にも悪影響を及ぼす可能性があります。

パーツに肉厚変動が必要な場合、セクション間の遷移を可能な限り緩やかにすべきです。面取り（傾斜コーナーやエッジ）やフィレット（丸みを帯びたコーナーやエッジ）をパーツ設計に組み込むことで、溶融プラスチックのショットが金型を完全に充填し、十分かつ均一に冷却し、反りや不均一収縮を防止できます。

一般的なルールとして、異なる肉厚セクション間の遷移長さは、肉厚変化量の3倍であるべきです（例：肉厚が1mm減少する場合、遷移は3mmにわたって発生すべき）。

アンダーカットを避ける

アンダーカットは、ネジ山、溝、スナップフィットなどのように、単一の一方向引き抜きでパーツが金型から損傷なく射出されるのを妨げる、窪んだまたはオーバーハングする面や形状です。アンダーカットは、形状を引き抜きラインに平行に配置するか、金型設計にアクションを組み込むことで回避可能です。

鋭いエッジとコーナーを丸める

可能な限り、設計者とエンジニアは鋭いエッジとコーナーの代わりに丸みを帯びた形状を選択すべきです。エッジには充填に追加圧力が必要で、ショットが金型に効率的かつ均一に流れ込むのを難しくします。鋭いエッジは射出時に金型に張り付きやすく、パーツ損傷と欠陥のリスクを高めます。内部と外部の両コーナーにRを付けることでこれら両問題を回避できます。

内部コーナー（パーツ壁が底面と接する部分）は、隣接壁厚の少なくとも50%の半径を持つべきです。外部コーナー（パーツ壁の頂部）は、隣接壁の150%の半径を持つべきで、プラスチックがより効率的かつ効果的に流れるのを可能にします。これは残留応力とクラックの最小化にも役立ちます。

パーツ内のすべての垂直形状の基部（ボス、リブ、スナップフィットなど）も丸める必要があります。ボスRは隣接壁の25%で、最小半径0.015インチ（0.381mm）です。

パーティングラインを戦略的に配置する

金型の二半分が接する物理的な跡、パーティングラインが現れます。多くの場合、パーティングラインは容易に見たり感じたりできますが、これは単なる美観問題ではありません。パーティングラインの配置は、金型がどう開くか（したがってパーツ形状にどの方向で抜き勾配を追加する必要があるか）を決定し、金型工具コストと必要な後処理の両方に影響を与える可能性があります。

パーティングラインを平面上ではなくエッジに沿って配置することで、パーツの外観と機能性をしばしば改善できます。これにより継ぎ目が隠れ、フラッシュ（金型が合わさる周辺の過剰材料）の発生確率も減らせます。

イジェクターピン配置を考慮する

正しく機能させるには、イジェクターピンにはピン移動方向に垂直な平らな面、またはパッドが必要です。ピンの配置と数は、パーツ形状、抜き勾配、側壁テクスチャ、壁深さによって決めるべきです。これらはすべて、パーツが金型壁にどう張り付くかに影響します。

材料選択もピンの配置やサイズに考慮すべきです。粘着性の高い樹脂は、例えば射出により多くの力を必要とします。同様に、柔らかいプラスチックは、射出力を効果的に分散しパーツ損傷を避けるため、より多くのピンまたはより広いピンを必要とする可能性があります。

サポートリブのサイズを最適化する

リブは、2つのパーツ壁が直角で接する状況や、特定セクションの長さがそのセクションの肉厚によって弱められる場合に、パーツ壁を強化するためによく使用されます。

厚いリブが必ずしもより大きなサポートを意味するわけではないことに注意が必要です。実際、厚すぎるリブはヒケを引き起こすことがよくあります。サポートリブの基部厚さは、隣接壁厚の最大3分の2であるべきです。

金型壁厚に注意する

金型壁の厚さはもう一つの重要な考慮事項で、主にパーツ形状間のスペースによって決定されます。リブやボスのような垂直形状が互いに、パーツ壁に、または薄い領域に近すぎないよう確認してください。これは冷却プロセスを複雑にします。

金型壁厚は工具コストにも影響します。大多数の射出成形金型はCNC加工で作られ、金型内の薄い金属壁は適切に工具加工するのがより困難です。薄い壁は金型寿命サイクルも短くします。

最小許容金型壁厚はパーツ材料の物理的・機械的品質によって決まりますが、パーツ形状間で3mmのクリアランスは一般的に許容されます。

射出成形パーツを効率的かつ効果的に設計する

設計ミスは高コストです。設計エラーを修正するために工具を再切削すると、製品チームは数週間遅れ、数千ドルのコストがかかる可能性があります。良い製造パートナーはDFMでコストのかかるリビジョンを回避できますが、そのプロセスもタイムラインに加算されます。このガイドの問題で設計をチェックしてから製造パートナーに提出することで、より良いパーツをより速く得られます。

射出成形では多くのことが間違える可能性があるため、パーツを正しく作れる信頼できるパートナーを見つける必要があります。Fast Radiusでは、あなたのために物事をより簡単にし、あなたのプロジェクトの成功に投資しています。次の射出成形プロジェクトを始めるには、今すぐお問い合わせください。

射出成形について、材料選定から単一キャビティと複数キャビティ金型の違い、COVID-19拡散を防ぐフェイスマスク製造にプロセスをどう活用したかまで、Fast Radiusラーニングセンターで学んでください。

Fast Radiusでパーツを作る準備はできましたか？

見積もりを開始