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ツーリングと金型設計: 射出成形

数ブラウズ:0     著者:サイトエディタ     公開された: 2022-08-10      起源:パワード

プラスチック射出成形 です 精密製造 あらかじめ設計された金型に溶融樹脂を注入する工程。部品が冷えて固まったら、最終的な修正のために金型から取り出します。金型と金型の設計は、射出成形の重要な側面です。

金型設計と関連するコンポーネント (ツーリングと呼ばれることが多い) は、高度な技術的専門知識を必要とする非常に複雑なプロセスです。さらに、このプロセスでは、正確な寸法と設計機能を備えたプラスチック部品を製造するためのエンジニアリング スキルが必要です。

金型エンジニアと金型設計者は、(適切な充填のための) ゲート サイズを正確に計算し、金型の耐久性を高めるための最適な技術を必要とします。

さらに、ランナーとゲート システムを慎重に設計して、金型内のプラスチック樹脂を均一に分配することが不可欠です。均一な製品を作成し、プラスチック射出成形で一般的な欠陥を排除するために、金型壁に沿った冷却管の適切な配置を考慮することも不可欠です。

複雑なプラスチック部品には、複雑な金型設計が必要です。これを行うには、さまざまなコンポーネントを金型に追加する必要があります。これらには、回転装置、油圧シリンダー、マルチフォーム スライド、フローティング プレート、およびその他の機能が含まれる場合があります。

この記事では、金型の設計、材料の選択、およびツーリングの重要なステップに関連する重要なコンポーネントについて説明します。

射出成形

金型設計 - 主要コンポーネント

金型は、プラスチック射出成形プロセスの重要な部分です。ツールと金型の設計が、プロジェクト全体の成功を左右します。

金型は、コアとキャビティの 2 つの主要部分で構成されています。「パーツ キャビティ」とは、射出されたプラスチック樹脂を受け入れる空間またはボイドです。さまざまな生産要件では、複数の同一部品またはプラスチック部品の異なるコンポーネントを一度に作成するために、「マルチキャビティ」またはシリアル金型が必要です。

以下は、金型設計に関連する重要なコンポーネントです。

ゲート

ランナーは溶融樹脂が流れる流路です。ゲートは、名前が示すように、樹脂が金型キャビティに入るランナー チャネルの端にある開口部です。

さまざまな要件に応じて、さまざまなゲート タイプが設計されています。ただし、ゲートのタイプ、サイズ、形状、および位置を決定する重要な要因は、冷却時間、公差、充填圧力、および最適な流動条件です。さらに、フロー マーク、反り、収縮などの欠陥を避けるために、ゲートを慎重に配置する必要があります。

モールド ドロー スロープ

樹脂が金型キャビティに正常に注入され、冷却/硬化時間が確保されたら、次のステップは、部品を損傷することなく金型から製品を取り出すことです。これは、金型壁の勾配角度 (テーパー) を使用して実現されます。

金型設計者は、部品の設計と複雑さ、樹脂、キャビティの深さ、質感、収縮などのさまざまな要因を考慮して、抜き勾配の程度を慎重に評価する必要があります。

抜き勾配は、成形品によって 1 ~ 5 度の範囲で変化します。金型キャビティが深いほど、完成品を取り出すために必要な抜き勾配が大きくなります。

表面仕上げ

表面仕上げは部品設計の重要な側面です。ツーリングと金型の設計は、表面仕上げを決定する上で重要な役割を果たします。

表面仕上げは、金型の冷却、成形品の冷却、および一般的な温度制御にも依存します。プラスチック樹脂は、目的の仕上げを実現するために、さまざまな金型温度と冷却時間を必要とします。

さらに、設計者は、成形面にパターンやテクスチャを追加して、目的の結果を作成することがよくあります。たとえば、ポップアップ プラスチック パーツにシンボルを追加する代わりに、設計者は通常、シンボルを金型設計に含めます。

とはいえ、テクスチャは、デザイン、ロゴ、およびシンボルを組み合わせるために必要なだけではありません。また、プラスチック製のハンドルのグリップを向上させるなど、機能的な目的でも必要です。ツールや金型のデザインには、マット、シボ、グロス、パターンなど、さまざまなテクスチャが含まれています。

金型の材料選択

金型は鉄やアルミなどの金属でできています。プラスチックの射出成形には通常、アルミニウムの金型が使用されます。しかし、鋼はすぐに射出成形機の選択肢として好まれるようになりました。

鋼はアルミニウムや他の金属よりも高価ですが、その高い強度と耐久性は業界で普及しており、その高いコストを補っています。

鋼は硬化(熱処理)または硬化前の形で使用されます。焼き入れ鋼はその名の通り強度に優れ、耐摩耗性に優れています。

硬度やもろさなど、鋼の物性を考慮することが不可欠です。鋼が複雑になればなるほど、もろくなります。硬質鋼は金型部品を磨耗するガラス充填ポリマーには理想的ですが、サイドロード型金型部品には通常は適していません (壊れやすいため)。

金型設計材料としての鋼の利点について、2 つの意見はありません。

ただし、アルミニウムには、特定の状況で必要とされる利点もあります。その高速冷却特性により、ツーリングに適した材料になります。さらに、より柔らかい金属として、金型をより速く構築できるように、機械へのアクセスが容易になります (したがって、生産サイクル時間が短縮されます)。

アルミニウムは、その費用対効果、生産サイクル時間の短縮、冷却時間の短さなどから、試作品や小ロット生産に最適な材料であることがよくあります。

最後に、一部の地域では、ハイブリッド金型 (スチールとアルミニウム製) もプラスチック射出成形業界で使用されています。銅合金も使用されますが、それほど頻繁ではありません。

その他のオプションには、耐久性を向上させ、より優れたツールおよび金型設計機能を生成するために、ニッケル ボロンまたはニッケル PTFE などの材料でスチールおよびアルミニウム金型をコーティングすることが含まれます。

ツーリングに含まれる手順

工具と金型の設計は、工具などのさまざまな専門家のスキルを組み合わせた複雑なプロセスです。金型、金型設計者、材料技術者、製造のスペシャリスト、品質検査のスペシャリスト、検査技師など。

以下は、ツールに含まれる重要な手順です。

実現可能性

ここでは、設計チームとツール チームが協力して、ツールの材料、機能、製品設計仕様、運用上の問題、改善の必要性などを決定します。

実現可能性フェーズでは、設計ジオメトリから発生する可能性のある潜在的な問題を調べます。さらに、この段階では、特別な工具や金型設計の要件などの側面を考慮します。

さらに、エンジニアリング チームは協力して、選択したプラスチック樹脂の物理的および化学的特性を理解し、金型材料を選択し、金型設計、金型流動評価、ゲート位置、および冷却条件などの側面を確認します。

最後に、必要なコンポーネントを購入するためのツーリング仕様が最終決定されました。

デザイン

金型の形状と寸法を正確に理解するために、設計は 2D および 3D で作成されます。予備設計がレビューされ、承認されると、最終設計が作成されます。

最終設計は、ツール ビルダーを使用して作成されます。最終調整を行った後、金型設計者に仕様を入力して金型を作成します。

一次ツールと二次ツールの構築

ツーリング図面は、建設基準の見直しとともに作成されます。図面がすべてのエンジニアリング レベルと仕様で検証され、ツール ビルダーに入力されると、金型が完成するまで進行状況が綿密に確認されます。完成したツーリングは、最終承認のためにチェックされます。

サンプル調製用ツールの使用

成形プロセスとパラメータが定義されると、最初のサンプルが作成されます。これらは、定義された成形手法を使用して準備されます。サンプル部品は、最終検査と認定のために送られます。

最終金型修正

生産されたサンプルの検査後、ツーリングへの新しい調整が推奨されます。サンプルが承認された場合、ツール構造は検証され、将来の生産のために文書化されます。プラスチック部品はこれらのツールを使用して作成され、最終的な大量生産プロセスを開始する前に、承認のために顧客に提出されます。


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